[发明专利]石墨烯复合光催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及光催化技术领域，提供了石墨烯复合光催化剂的制备方法。在第一方面，该方法包括：获得石墨烯和第一化合物的中间复合物；采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，以获得复合光催化剂。在第二方面，该方法包括：采用有机酸盐在第一预设条件下对第一化合物进行第一还原反应，以获得第三化合物；在第二预设条件下对氧化石墨烯和第三化合物的混合物溶液进行第二还原反应，以获得复合光催化剂。本申请将诸如TiO_2‑x的光催化剂与石墨烯进行复合，从而获得吸附性能更强、光生载流子分离效率更高的复合光催化剂。由于诸如甲酸钠的有机酸盐价格相对较为低廉，因此最终获得的复合光催化剂成本较低，并且该制备过程安全系数较高。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，具体而言，涉及石墨烯复合光催化剂的制备方法。

背景技术

光催化技术作为一种十分有前景的环境污染处理技术而广受环境科学工作者的关注。目前，TiO₂(二氧化钛)半导体光催化技术是研究的重点方向，但由于TiO₂仅吸收太阳光中5％左右的紫外波段，严重制约了其在实际工程中的应用。因此，TiO₂表面改性是提高光催化活性的重要手段，现有技术中，带有氧缺陷还原型的TiO₂可以明显提高二氧化钛的可见光响应范围，然而采用现有技术的生产成本较高，还具有一定的安全隐患。另外，石墨烯作为一种独特的二维晶体，与TiO₂形成复合材料，充分利用石墨烯的电子传输特性，可以有效地延长光生载流子的复合时间，提高量子效率。此外，石墨烯还具有较大的比表面积，在石墨烯的吸附作用和TiO₂的光催化作用协同下，进一步提高了石墨烯/TiO₂吸附降解有机物的性能。然而，采用现有技术获得的石墨烯/TiO₂复合后的可见光催化效果提升并不明显。

发明内容

本申请提供一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，以在满足制备过程成本低廉、安全的同时，显著地提高光催化效果。

第一方面，本申请实施例提供了一种石墨烯复合光催化剂的制备方法，该方法包括：获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，其中，第一化合物为半导体化合物并具有光催化性能；采用有机酸盐在第一预设条件下对中间复合物进行第一还原反应，以获得复合光催化剂。

本申请的第一方面通过诸如水热还原反应的还原反应获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，形成复合物的目的在于与石墨烯复合后的光催化剂具有较强的有机物吸附能力。然后，利用有机酸盐在第一预设条件能够分解生成的还原性气体的原理，对中间复合物进行第一还原反应，最终获得复合光催化剂。经验证，所获得的复合光催化剂具有较强的光催化性，并且，该复合光催化剂中由于复合了石墨烯，因此，具有较强的有机物吸附能力，从而能够实现更优的催化降解效果。另外，由于诸如甲酸钠的有机酸盐价格相对较为低廉，因此最终获得的复合光催化剂成本较低，并且该制备过程安全系数较高。

在第一方面的一些可选的实现方式中，获得石墨烯和第一化合物的中间复合物，包括：将氧化石墨烯分散于水和乙醇中，加入第二化合物、分散并调节pH值，搅拌均匀后得到混合物溶液，其中，第二化合物为包含与第一化合物相同金属离子的化合物。

在这种可选的实施例中，通过将氧化石墨烯分散于水和乙醇中并加入第二化合物、分散，能够使氧化石墨烯和第二化合物充分地分散于乙醇溶液中。通过调节pH值，可以为接下来将进行的第二还原反应做准备。

在第一方面的一些可选的实现方式中，在得到混合物溶液之后，该方法还包括：在第二预设条件下对混合物溶液进行第二还原反应，取出反应物、洗涤并进行干燥处理，从而获得中间复合物。

在这种可选的实施例中，采用第二还原反应能够将氧化石墨烯至少部分地还原成石墨烯，并且能够在反应中生成中间复合物，为进一步地反应做好准备。