[发明专利]石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物及其制备方法，所述复合物是通过将氧化石墨烯和钛酸四丁酯反应制备成石墨烯/二氧化钛二元复合物，再将铋盐、碘化钾与所述二元复合物反应制备得到；其中，三元复合物中所述石墨烯、二氧化钛和碘氧化铋的质量比为1:500‑600:400‑270。通过二氧化钛、石墨烯和碘氧化铋三者协同作用，显著提高了材料的光催化效率，增强了材料的可重复利用性，且制备工艺简单，反应条件温和，成本低，易于放大生产，可有效降解有机污染物，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料制备的技术领域，尤其涉及一种石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化钛由于具有较高的化学稳定性、热稳定性以及优良的光学、力学和电学特性，被应用于诸多工业领域。其中锐钛型TiO₂具有良好的光催化活性，尤其是当颗粒尺寸降到纳米级别时，催化能力更好，在催化降解环境有机污染物方面具有广泛的应用。然而，由于锐钛矿型TiO₂带隙较宽，带隙能为3.2eV，所以其仅在紫外光区有响应，对太阳能的利用率比较低。此外，在光催化过程中，光生载流子快速复合也严重降低了其光催化活性。

石墨烯为单层石墨原子，是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，由于其具备良好的强度，导电导热性能，较大的比表面积等优点，在材料、物理、电子等领域都得到广泛的研究。因此，石墨烯是理想的二氧化钛纳米材料的二维支撑物质，可以让二氧化钛在石墨烯上均匀的分散，使得二氧化钛的光催化性能得到极大地提高。但是，现有方法制备得到的石墨烯/二氧化钛复合物，存在光催化效率较低，重复利用性差的问题，大大限制了石墨烯/二氧化钛复合物在光催化领域的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物及其制备方法和应用，旨在解决现有石墨烯/二氧化钛光催化复合材料催化性能有待进一步提高，重复利用性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物，所述石墨烯、二氧化钛和碘氧化铋的质量比为1:500-600:400-270。

相对于现有技术，本发明提供的石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物，通过石墨烯和碘氧化铋的协同作用，显著增强了二氧化钛对可见光的利用率，降低了光生电子-空穴对的复合率，延长了载流子的寿命；且石墨烯具有较大的比表面积，可以提高材料与待降解有机物的充分接触，提高光催化活性；同时，二氧化钛和碘氧化铋纳米颗粒在石墨烯上均匀负载，有效抑制了二氧化钛和碘氧化铋纳米颗粒在光催化反应过程中的团聚，避免了活性组分易流失的缺点。本发明提供的石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物，通过二氧化钛、石墨烯和碘氧化铋三者协同作用，显著提高了材料的光催化效率，增强了材料的可重复利用性。

优选的，所述石墨烯、二氧化钛和碘氧化铋的质量比为1:580:205。

石墨烯、二氧化钛和碘氧化铋的质量比为1:580:205时，三元复合物具有最佳的催化活性。

本发明还提供一种制备石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物的方法包括如下步骤：将氧化石墨烯和钛酸四丁酯反应制备成石墨烯/二氧化钛二元复合物，再将铋盐、碘化钾与所述石墨烯/二氧化钛二元复合物反应制备得到石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物。

优选的，所述制备石墨烯/二氧化钛/碘氧化铋三元复合物的方法包括如下步骤：

步骤一、将钛酸四丁酯溶于冰醋酸和无水乙醇的混合液中，得钛酸四丁酯溶液；

步骤二、将氧化石墨烯加入乙醇水溶液中，超声分散均匀，加入浓硝酸，得氧化石墨烯分散液；