[发明专利]一种杂多酸-氧化石墨烯复合催化材料、制备方法及其应用

说明书

本发明属于化学催化新材料领域，具体为一种杂多酸‑功能化氧化石墨烯复合催化材料、制备方法及其应用。本发明首先将乙二胺与氧化石墨烯混合加热反应，通过胺的作用使得氧化石墨烯无序自组装得到交联网状结构功能化氧化石墨烯；然后将杂多酸与功能化的氧化石墨混合搅拌、超声、干燥，得到氧化石墨烯‑杂多酸复合催化材料。本发明原料易得，制备方法简单，与传统杂多酸光降解反应需要紫外灯相比，本发明制备得到的催化材料可在太阳光的条件下，用于水体中有机污染物去除，催化反应活性高，可循环使用。

技术领域

本发明涉及一种杂多酸-氧化石墨烯复合催化材料、制备方法及其应用，属于化学催化新材料领域。

背景技术

有机染料废水对饮用水和生态环境造成危害，已经对人们的正常生活和生活环境构成威胁。目前，染料的种类是多种多样的，大致可以分为三类：阳离子染料，阴离子染料和非离子染料。而处理染料废水的传统方法包括吸附和光催化，吸附方法操作简单，但是会发生脱附过程，对已处理的污水造成二次污染；而光催化降解效率高、可以完全降解各种有机染料，但是对反应环境的pH值和溶液中无机离子等其他条件要求比较苛刻；传统的杂多酸光降解反应需要紫外光提供能量，来产生自由电子。尽管这些方法有一定的效果，但成本高昂，反应不完全，需要后处理，对环境造成二次污染。另外，随着中国化学工业的发展，有机染料的种类越来越多种化，导致使用传统处理染料废水的方法变得越来越乏力。

多酸是一类离子金属氧簇类化合物。多金属氧酸盐(POM)也称多金属氧簇，具有优异的氧化还原性能，可修饰性强，其多样的结构可广泛应用于许多环保型氧化反应中。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种杂多酸-氧化石墨烯复合催化材料、制备方法及其应用。本发明在制备过程中引入了三维网状结构的氧化石墨烯，将有机染料富集在氧化石墨烯附近改善光生载流子的复合和转移过程，避免分离的光生载流子的快速复合，在吸附污染物的过程中协同降解。

本发明的技术方案具体介绍如下。

一种杂多酸-氧化石墨烯复合催化材料的制备方法，具体步骤如下：

1)将(NH₄)₆Mo₇O₂₄﹒4H₂O水溶液加热至沸腾，向其中逐滴加入Fe(NO₃)₃·6H₂O的水溶液混合，之后趁热过滤，再冷却至室温，自然析出晶体，得到[Fe^ⅢMo₆]-Anderson型多酸；

2)将氧化石墨烯GO在乙醇中超声分散后，向其中加入乙二胺，加热反应，反应结束后，真空干燥去除溶剂；

3)将步骤2)制备的功能化的氧化石墨烯浸泡在[Fe^ⅢMo₆]-Anderson型多酸水溶液中超声0.5-2h，再加热回流12-24h，最后真空干燥。

本发明中，步骤1)中，Fe(NO₃)₃·6H₂O和(NH₄)₆Mo₇O₂₄﹒4H₂O的摩尔比为1:1.2～1:1.6。

本发明中，步骤2)中，氧化石墨烯GO采用改进的Hummers法制备得到。

本发明中，步骤2)中，氧化石墨烯GO和乙醇的质量体积比为1:1～15:1mg/ml，超声分散时间为0.5-3h；氧化石墨烯和乙二胺的质量体积比为1:1～10:1g/ml。

本发明中，(NH₄)₆Mo₇O₂₄﹒4H₂O和氧化石墨烯的投料比为1:2～1:20mmol/mg。