[发明专利]一种石墨烯量子点/二维二氧化钛及其制备方法

说明书

一种石墨烯量子点/二维二氧化钛是由石墨烯量子点与二维二氧化钛溶胶组成，所述石墨烯量子点与二维二氧化钛溶胶的体积比为1~12:1~8。本发明石墨烯量子点/二维二氧化钛溶胶新材料有效地解决了二氧化钛光生电子‑空穴易复合，量子产率低的问题，显著提高了光催化活性，可在自然光下对高浓度污染物进行降解，尤其对甲基橙的降解率本发明20mg可使得50ml浓度为18mg/L的甲基橙2小时降解率可高达95.7%，是市面上商用P25的2.78倍，本发明材料分散性好，使用过程分布均匀，稳定性好，放置8个月也未见团聚现象，本发明制备方法简单可行，值得推广应用。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯量子点/二氧化钛新材料，具体涉及一种石墨烯量子点/二维二氧化钛及其制备方法。

背景技术

近年来，由于经济和工业的快速发展带来了日益严重的环境污染问题，环境污染已经成为全世界普遍关注的问题。自1972年，Fujishima A等发现用二氧化钛做电极能够光解水制氢以来,一些具有光催化性能的材料被认为是解决环境污染问题的高效途径之一。在各种光催化剂中，纳米二氧化钛具有光催化活性高、无毒、化学性质稳定、价格低廉等优点,且在自然光的激发下能够将一些毒性大、生物难降解的有机污染物彻底氧化无毒的无机物质，例如二嗯英，因而被认为是最有前景的光催化剂之一。然而，纳米二氧化钛存在光生电子和空穴容易复合，量子产率低的缺陷，限制了它的催化活性。

中国发明专利(申请号：CN201711315294.7)公开了一种石墨烯量子点嵌入多孔二氧化钛材料的制备方法。方法工艺复杂，需高温高压煅烧，使用了甲醇等有毒有害试剂，不利于工业化生产。且该方法应用于电池领域，未在光催化方向应用。

中国发明专利(申请号：CN201710334908.X)公开了一种石墨烯量子点敏化海胆状二氧化钛光催化材料的制备方法。方法同样比较复杂，使用了氢氟酸、氢氧化钠等环境不友好试剂，易造成二次环境污染。

就目前看来，石墨烯量子点/二氧化钛复合材料存在以下几个问题，影响其应用和工业化生产，其一，目前常规的制备方法需要高温高压环境，制备工艺尚需酸碱及有毒有害的试剂辅助，易对环境造成二次污染，不利于工业化生产和利用；其二，制备石墨烯量子点/二氧化钛复合材料的方法尚未完善，就现有的技术来看，大多使用固体方法高温灼烧制备，石墨烯量子点不易混合均匀。而液体方法制备过程中，石墨烯与二氧化钛溶液混合后易于发生团聚现象，反而会降低其催化活性，故如何在低温条件下将石墨烯和二氧化钛复合均匀制备出长期稳定的复合材料仍旧是目前一个技术难点；其三，在低温条件下制备的复合材料大多晶型成长不好，催化活性低的特点，如何在降低能耗的条件下简易地制备出高活性的石墨烯量子点/二氧化钛复合材料，为工业化做准备，是目前存在的又一个技术难题。

发明内容

本发明第一个目的在于提供一种催化活性高的石墨烯量子点/二维二氧化钛新材料。

本发明第二个目的在于提供上述石墨烯量子点/二维二氧化钛的制备方法。

本发明第三个目的在于提供一种光降解有机环保涂料。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种石墨烯量子点/二维二氧化钛，其特征在于：它是由石墨烯量子点与二维二氧化钛溶胶组成，所述二维二氧化钛溶胶含有二氧化钛晶粒，所述二氧化钛晶粒在衍射角度2θ为8.78°±0.2°、26.66°±0.2°、38.80°±0.2°、46.75°±0.2°、58.07°±0.2°处有衍射峰。

发明人在研发过程中发现，上述二维二氧化钛溶胶与石墨烯量子点水溶液混合后制得的本发明石墨烯量子点与二维二氧化钛溶胶复合物体系不团聚、分散性好，光催化活性高。

本发明二维二氧化钛溶胶中的二氧化钛晶粒由单个正方形晶体，堆积成二维纳米片结构的晶型，长度为250～400nm，宽度为135～250nm。本发明二氧化钛溶胶中存在的二氧化钛晶粒结构使得光催化活性面暴露更多、进一步提高了其光催化活性。