[发明专利]石墨烯负载纳米TiO2/Ag光催化复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯负载纳米TiO₂/Ag光催化复合材料的制备方法，步骤是：将高纯Ti粉、AgNO₃水溶液和氧化石墨烯水溶液按固含量为0.8~8：0.05~2：1的质量比混合，室温下搅拌、超声、再搅拌，至其混合均匀；将混合溶液置于反应釜中，110~200℃水热反应1‑8 h；取出混合液并冷却，经过滤、离心工艺进行固液分离，真空冷冻干燥处理，得到石墨烯负载纳米TiO₂/Ag复合材料的前驱物；将得到的前驱物煅烧处理，最终制得石墨烯负载纳米TiO₂/Ag复合材料。本发明操作简单，过程容易控制，制备的复合材料结构稳定，粒度均匀，抗菌活性好，在去除室内甲醛、抗霉、降解有机污染物等方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯负载纳米TiO₂/Ag光催化复合材料的制备方法，属于光催化复合材料制备领域。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高、工业的迅猛发展，有毒、有害、难降解的气体和有机废水等日益增多，寻求一种高效、低能耗、无污染的降解途径已刻不容缓。1972年，Fujishima和Honda首先发现TiO₂电极能光解水产生H₂，自此，TiO₂作为一种无毒、高比表面、氧化能力强、稳定性好、抗菌性能持久、价格低廉的n型半导体材料被广泛研究。在一定能量光照下，TiO₂能将环境中的有害物质降解为CO₂和H₂O等无害物质。TiO₂还具有抗菌和杀菌双重功效，但常规的纳米TiO₂材料吸附力较差，在实际应用中会存在易团聚、难分离回收、流失浪费等问题。石墨烯是一种平面型的晶体材料，具有类似蜂窝煤状的周期结构。研究表明，石墨烯具有良好的电学性能及优异的机械强度和稳定性，这些特性使得石墨烯能作为比其它材料更好的传输电子和空穴的新材料。此外，石墨烯较轻的质量、较大的比表面积等特性，可对一些材料进行复合改性。

制备TiO₂基光催化复合材料的方法已有很多文章和专利文献涉及，王昭等以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料，利用水热法一步制备了TiO₂/石墨烯复合光催化材料，所制备的TiO₂为锐钛矿晶型，其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO₂。徐慧等采用水热晶化法制备Ag掺杂量不同的Ag/TiO₂纳米复合抗菌材料，复合材料中的TiO₂都以锐钛矿晶型存在，并且在无光照条件下，纳米Ag/TiO₂复合材料有较强的抗菌性能。CN102219179A公开了一种Ag掺杂二氧化钛薄膜及其制备方法，在抗菌材料、光催化、除臭等方面有重要作用。

目前关于石墨烯负载纳米TiO₂/Ag复合材料的研究工作还很少见，CN102872889A公开了一种石墨烯/ 磷酸银/ 二氧化钛双功能复合材料及其制备方法，所制备的复合材料能在可见光照射下快速降解一定浓度的有机污染物，并且具有高效杀菌抑菌活性，但未在TiO₂的光催化性能上有新的突破和提高。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种石墨烯负载纳米TiO₂/Ag光催化复合材料及其制备方法，按照本发明方法制备的复合材料结构稳定，粒度均匀，抗菌活性更好，在去除室内甲醛、抗霉、降解有机污染物等方面应用前景广阔。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种石墨烯负载纳米TiO₂/Ag光催化复合材料及其制备方法，按如下步骤进行：