[发明专利]光催化材料及其制备方法、织物

说明书

本发明涉及一种光催化材料及其制备方法、织物。所述光催化材料的制备方法包括：提供氧化石墨烯溶液；对氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；向石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；将混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料。所得到的光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，石墨烯和二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。通过该制备方法可以得到石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合的光催化材料，从而有效提高二氧化钛纳米粒子的光催化效果，进而将该光催化材料应用于织物时可以高效降解环境中的污染气体。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，特别是涉及光催化材料及其制备方法、织物。

背景技术

世界上能作为光催化材料的有很多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物、硫化物的半导体。其中，二氧化钛因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料，被广泛应用在污水处理、气体净化等行业。但是，二氧化钛的禁带宽度较大，只有吸收能量较大的光子才能使价带电子向导带迁移，所以电子在紫外光下才会被激发。另外，二氧化钛的光生电子和空穴极易复合，限制了其光催化效果的发挥。

发明内容

基于此，有必要针对二氧化钛光催化效果的问题，提供一种光催化材料及其制备方法、织物；通过该制备方法可以得到石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合的光催化材料，从而有效提高二氧化钛纳米粒子的光催化效果，进而将该光催化材料应用于织物时可以高效降解环境中的污染气体。

一种光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

提供氧化石墨烯溶液；

对所述氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，所述石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；

向所述石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；

将所述混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料，所述光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，所述石墨烯和所述二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。

在其中一个实施例中，所述热还原处理的温度为300℃～400℃。

在其中一个实施例中，所述均质处理的压力为120MPa～180MPa，流量为50mL/min～80mL/min。

在其中一个实施例中，所述混合液中石墨烯与水合二氧化钛的质量比为1:3～6:1。

在其中一个实施例中，所述喷雾干燥的进风口温度为170℃～190℃，出风口温度为100℃～110℃。

在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯溶液由Hummers法制备得到。

本发明光催化材料的制备方法具有以下有益效果：

本发明采用喷雾干燥的方法可以实现石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成的光催化材料的规模化和连续化制备，且得到的光催化材料大小均一，石墨烯和二氧化钛纳米粒子结合牢固、稳定性好。

本发明混合液中石墨烯的浓度高、分散均匀、稳定性好，且在石墨烯分散液的制备过程中未使用表面活性剂、还原剂等化学试剂，得到的石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合的光催化材料无毒、安全性高，应用广泛。

本发明采用热还原处理代替喷雾干燥后的煅烧处理，先将氧化石墨烯进行还原处理，可控制还原得到的石墨烯表面保留部分含氧基团，便于光催化材料与其它材料进一步复合。同时，还避免了在煅烧处理过程中二氧化钛纳米粒子的晶型转变，金红石型与锐钛矿型的混晶型二氧化钛纳米粒子可以产生协同作用，阻碍光生电子和电子空穴的复合，提供光催化材料的光催化效果。