[发明专利]一种RGO/TiO2

说明书

本发明公开了一种RGO/TiO₂/Ag气凝胶型光催化剂及其制备方法和应用，是以氧化石墨烯、钛酸丁酯和硝酸银为原料，依次采用热还原法、紫外光照还原法和冷冻干燥法制备而成。本发明催化剂具有气凝胶结构，比表面积大，吸附能力强，结构性强，且易于回收。

技术领域

本发明涉及一种光催化剂的制备方法和应用，特别是一种RGO/TiO₂/Ag 气凝胶型光催化剂的制备方法和应用。

背景技术

随着工业的发展，空气和废水中的甲醛含量日益增多。由于甲醛存在广泛且在低含量的情况下仍具有较高的致癌性和致畸性，因此甲醛的高效去除具有重要意义。相比于其他的一些治理措施，光催化降解技术日趋成熟，并逐渐得到人们的关注。采用光降解技术解决环境污染问题现已成为治理环境的重要举措之一。

由于二氧化钛具有卓越的光催化性能、优良的化学稳定性以及价格低廉等诸多优点，故而成了应用最为广泛的光催化剂材料。然而，在实际使用过程中，由于纳米二氧化钛的禁带宽度较高，光生电子-空穴对又极易复合，导致二氧化钛对光能的利用率低下，难以做到实际运用。与此同时，直接使用粉末状的二氧化钛也面临着光催化剂不易回收，难以做到二次利用。

大量研究表明在半导体表面沉积贵金属可形成电子势阱，促使电子与空穴对的分离，有效防止电子与空穴对的重组。同时石墨烯具有较大的比表面积和良好的电子导通性，可为反应提高活性位点。因此使用石墨烯和金属银对二氧化钛进行改性，两者协同作用可进一步提高二氧化钛的光催化效率。

除此之外，现有的大部分改性方法仅仅是针对二氧化钛的能带结构进行改性，二氧化钛的回收和再利用，成为如今技术难点。

气凝胶具有超强的吸附能力，并且结构性强应用前景十分广阔。因此 RGO/TiO₂/Ag型气凝胶光催化剂的研发具有重要意义。而关于RGO/TiO₂/Ag 型气凝胶光催化剂的相关工作目前尚未报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种RGO/TiO₂/Ag气凝胶型光催化剂及其制备方法和应用。本发明催化剂具有气凝胶结构，比表面积大，吸附能力强，结构性强，且易于回收。

本发明的技术方案：一种RGO/TiO₂/Ag气凝胶型光催化剂的制备方法，是以氧化石墨烯、钛酸丁酯和硝酸银为原料，依次采用热还原法、紫外光照还原法和冷冻干燥法进行制备。

前述的RGO/TiO₂/Ag气凝胶型光催化剂的制备方法，具体包括如下步骤：

1)RGO/TiO₂的制备：将氧化石墨烯、钛酸丁酯与无水乙醇混合，25-50℃恒温水浴搅拌至混合均匀，得混合液；将盐酸、无水乙醇和去离子水混合制成滴定液；采用溶胶凝胶法，将滴定液加入混合液直至形成凝胶；将凝胶先陈化、然后烘干并研磨成粉，接着在氮气气氛下的加热炉中热处理，即得 RGO/TiO₂光催化剂；

2)RGO/TiO₂/Ag光催化剂的制备：在无水乙醇体系下，将步骤1)制得的RGO/TiO₂光催化剂与硝酸银混合，在紫外灯下光照处理(使得Ag⁺得电子，还原成Ag，负载在二氧化钛表面)，然后对处理液进行离心、无水乙醇洗涤 2-3次并烘干，得粉末固体，将粉末固体在氮气气氛下的加热炉中热处理，得RGO/TiO₂/Ag光催化剂；

3)RGO/TiO₂/Ag气凝胶型光催化剂的制备：向步骤2)制得的RGO/TiO₂/Ag 光催化剂中加入聚乙烯醇溶液，制成混合液，将混合液进行第一次冷冻，第一次冷冻过程中不断搅拌混合液，直至混合液均匀凝固，然后将凝固所得的块体进行第二次冷冻干燥，得RGO/TiO₂/Ag气凝胶型光催化剂。