[发明专利]RGO与稀土掺杂二氧化钛复合的纳米光催化复合材料及制备方法与空气净化应用

权利要求书

1.一种RGO与稀土掺杂TiO₂复合的纳米光催化复合材料，其特征在于，所述纳米光催化复合材料包括RGO以及原位生成的稀土离子掺杂的TiO₂纳米颗粒，所述纳米颗粒均匀分布在RGO片的两侧；其中，TiO₂与稀土离子的摩尔比为1：（0.0005~0.30），优选为1：（0.005~0.02）；稀土离子掺杂的TiO₂纳米颗粒与RGO的质量比为1：（0.0005~0.4），优选为1：（0.002~0.02）。

2.根据权利要求1所述的纳米光催化复合材料，其特征在于，稀土元素为La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Tm、Yb、Lu中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的纳米光催化复合材料，其特征在于，所述稀土离子掺杂的TiO₂纳米颗粒的粒径为1.2~80 nm，优选2.5~50 nm；所述RGO片的厚度为1~10 nm，优选2~5nm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的RGO与稀土掺杂TiO₂复合的纳米光催化复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

S1：将钛源分散于醇溶剂中，得到混合溶液；

S2：将稀土源和酸溶剂加入到步骤S1所得混合溶液中，在环境温度下搅拌至得到溶胶；

S3：将溶胶在空气中陈化得到凝胶，并将凝胶煅烧、研磨，得到稀土掺杂TiO₂纳米粉体；

S4：将稀土掺杂TiO₂纳米粉体分散于醇/水混合溶剂后加入石墨烯，得到悬浮液；

S5：将pH调节剂加入悬浮液后在环境温度下搅拌并洗涤得到复合纳米粉体；

S6：将复合纳米粉体煅烧得到RGO与稀土掺杂TiO₂复合的纳米光催化复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钛源为可水解的有机钛盐化合物，优选钛酸四丁酯、异丙醇钛、四氯化钛中的至少一种；所述稀土源为可溶于水的稀土化合物，优选水合稀土硝酸盐、稀土硝酸盐、水合稀土氯化盐、稀土氯化盐中的至少一种可溶性稀土盐；所述钛源和稀土元素的摩尔比为1：（0.0005~0.30），优选为1：（0.005~0.02）。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、正己醇、乙二醇、异丙醇中的至少一种；所述酸溶剂为甲酸、冰醋酸、丙酸、盐酸、硝酸、柠檬酸中的至少一种；所述醇溶剂和酸溶剂的体积比为（3~30）：1，优选（8~12）：1。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3的煅烧温度为150~850 ℃，优选为350~550℃；煅烧时间为1~5 h，优选1.5~3.5 h。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为乙酸、盐酸、硝酸、硫酸、柠檬酸中的至少一种，优选盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S6的煅烧温度为100~550 ℃，优选为250~350 ℃；煅烧时间为0.5~4.5 h，优选1~2.5 h。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的RGO与稀土掺杂TiO₂复合的纳米光催化复合材料在空气净化尤其是降解挥发性有机物中的应用。