[发明专利]一种石墨烯光催化剂的制备方法、产品及应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯光催化剂的制备方法、产品及应用，属于光催化剂技术领域，所述制备方法包括以下步骤：将氧化石墨烯加入水中并分散，得到氧化石墨烯分散液；向氧化石墨烯分散液中加入蒽醌‑2‑磺酸钠得到复合溶液，之后加热，得到水凝胶，然后洗涤、冷冻干燥即可；本发明制备得到的光催化剂具有较大的比表面积和孔径，能够富集水中的微污染物，同时具有较快的电子转移速率和良好的太阳光吸收性能，对高盐水体中的微污染物有非常好的净化效果，尤其是对磺胺嘧啶的去除率可达到99％，在高盐水体净化等领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种石墨烯光催化剂的制备方法、产品及应用。

背景技术

随着经济的快速发展以及人类对自身健康的重视，药物和个人护理品(PPCPs)被广泛使用，这些化合物无法被动物和人体完全吸收，经常随粪便及尿液排出体外，导致水体中存在多种微污染物，如抗生素、镇定剂、类固醇和内分泌干扰物等。其中抗生素的滥用是一个严峻的问题，抗生素会产生耐药菌，威胁生态系统和人体的健康。如何高效去除水体中的抗生素是近年来的科学热点问题，目前，去除抗生素的方法主要有生物法、化学氧化、物理吸附和高级氧化法。传统的生物和物化方法存在反应条件苛刻、成本高，容易产生二次污染的缺点。

光催化技术能够利用太阳能这一可再生能源，通过光催化材料表面产生活性物种高效降解污染物，光催化技术已成为应对环境污染的廉价、环保、高效技术。光催化的实际应用主要取决于光催化材料的性能，理想的光催化材料应该具有低成本、无毒、原料丰富、效率高、稳定性强、易分离可回收等优点。目前研究广泛的光催化材料主要有金属基半导体(TiO₂、ZnO、CdS等)，硫化物，贵金属基等离子体材料(Au、Ag)和金属有机配合物等。但由于光催化材料的量子效率低、太阳能利用不足等原因，大部分光催化材料仍需改进。因此，亟需开发低成本、高活性的光活性材料，以进一步提高光催化去除污染物的能力。

蒽醌-2-磺酸钠(AQ2S)是一种常见的光敏剂，具有良好的光化学活性，并且成本低廉、化学性质稳定，能够在太阳光照下在氯离子浓度高的水体中产生活性氯自由基和活性氧物种，但其水溶性和较低的量子产率限制了它在实际中的应用，如何将其通过非均相应用在水体中，并提高AQ2S活性，是研究者们关注的重点。石墨烯具有超高的比表面积、电子传输能力强，氧化石墨烯(GO)作为制备复合材料的前驱体，经过水热法还原可以去除GO表面大量的含氧官能团，形成还原氧化石墨烯(rGO)，与GO相比，提高了比表面积，导电性上升且不溶于水，能够负载功能化的有机物。但是目前尚未发现以蒽醌-2-磺酸钠与氧化石墨烯为原料制备用于降解废水中的微污染物的光催化剂的相关报道。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种石墨烯光催化剂的制备方法、产品及应用，将均相光催化剂进行异相光催化应用，以高效降解去除废水中的微污染物。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：将氧化石墨烯加入水中并分散，得到氧化石墨烯分散液；

S2：向步骤S1得到的氧化石墨烯分散液中加入蒽醌-2-磺酸钠得到复合溶液；

S3：将步骤S2得到的复合溶液加热，得到水凝胶；

S4：将步骤S3得到的水凝胶洗涤、冷冻干燥后即得所述石墨烯光催化剂。

优选的，步骤S1中所述氧化石墨烯与水的质量体积比为(1～5mg)∶1mL。

优选的，步骤S1中所述分散为超声分散，时间为30～150min。

优选的，步骤S2中所述加入蒽醌-2-磺酸钠后还包括磁力搅拌的操作。

优选的，所述蒽醌-2-磺酸钠与氧化石墨烯的质量比为(0.01～0.1)∶1。