[发明专利]一种二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明实施例提供了一种二氧化钛‑磁性氧化石墨烯复合催化剂，其中，二氧化钛‑磁性氧化石墨烯复合催化剂为中空的颗粒结构。采用本发明实施例提供的二氧化钛‑磁性氧化石墨烯复合催化剂，其中复合有磁性材料，且具有较大的颗粒，可以在外界磁场的作用下，实现催化剂的高效回收。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别是涉及一种二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，排放出的废水中含有大量成分复杂、浓度较高、难生物降解的物质，给生态环境和人类健康带来了危害。在涌现出的众多水处理方法中，光催化技术以其反应条件温和、可直接利用太阳能等特点受到了环保行业从业者的青睐，成为了废水处理技术的热点。二氧化钛-石墨烯复合材料作为一种光催化材料，具有催化性能好，无污染等特点，受到越来越多的重视。然而现有技术生产的二氧化钛-石墨烯复合材料多为粉末状态，一般难以回收，造成催化剂的流失与浪费。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂，以至少实现催化剂的高效回收。具体技术方案如下：

本发明第一方面提供了一种二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂，其中，二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂为中空的颗粒结构。

本发明第二方面提供了本发明第一方面所述的二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)：将氧化石墨粉末在纯水中超声分散，得到氧化石墨烯悬浮液，所述氧化石墨烯悬浮液中，氧化石墨烯的质量浓度为0.5～1.0g/L；

(2)：将所述氧化石墨烯悬浮液与亚铁盐和铁盐的混合溶液混合，加热至 50-70℃，搅拌反应1-2小时后，调节pH至11-12，继续搅拌反应1-2小时，磁分离出磁性氧化石墨烯复合材料，洗涤并烘干；

(3)：依次将钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水加入到无水乙醇中，搅拌60～ 120分钟，然后转移至40～50℃水浴中，继续搅拌60～120分钟，得到白色凝胶；

(4)：将烘干后的磁性氧化石墨烯复合材料和预制材料加入到白色凝胶中，搅拌4-8小时，静置1-2小时，过滤出沉淀物，清洗至中性，得到包裹着预制材料的二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂前体；

(5)：将包裹着预制材料的二氧化钛-磁性氧化石墨烯烘干后，在惰性气体保护下，焙烧温度400-600℃下，焙烧4-8小时，冷却后获得二氧化钛-磁性氧化石墨烯复合催化剂；

所述预制材料在所述焙烧温度下能够产生碳化作用。

在本发明第二方面的一些实施方式中，所述亚铁盐选自水溶性亚铁盐；所述铁盐选自水溶性铁盐。

在本发明第二方面的一些实施方式中，所述亚铁盐和铁盐的混合溶液中亚铁离子和铁离子的摩尔比2:1。

在本发明第二方面的一些实施方式中，所述氧化石墨烯悬浮液与所述亚铁盐和铁盐的混合溶液的体积比为(1～3):1。

在本发明第二方面的一些实施方式中，所述钛酸四丁酯、冰醋酸、蒸馏水、无水乙醇的体积比为(10～20)：(2～4)：(10～15)：(30～50)。

在本发明第二方面的一些实施方式中，所述预制材料选自豆芽、花粉、蛋白质、壳聚糖的一种或多种。

在本发明第二方面的一些实施方式中，在步骤(4)中，所述磁性氧化石墨烯复合材料的质量、预制材料的质量和白色凝胶体积的比值为(0.01～1)： (0.1～20)：(50～250)g/g/ml。

在本发明第二方面的一些实施方式中，所述惰性气体选自氮气、二氧化碳、氩气及氦气中的至少一种。