[发明专利]一种多级孔结构的石墨烯复合光催化气凝胶及其制备方法

摘要

本发明提出了一种多级孔结构的石墨烯复合光催化气凝胶及其制备方法，所述石墨烯复合光催化气凝胶具有层状结构和三维立体结构，并且具有大孔、中孔和微孔的多级孔结构。将石墨烯气凝胶的吸附作用与二氧化钛光催化作用相结合，利用纳米TiO₂的光催化作用快速降解吸附在石墨烯气凝胶内部孔隙和表面上的污染物，使石墨烯气凝胶原位再生，从而延长石墨烯气凝胶的吸附饱和时间，大幅提升去污效果。可根据实际应用需求，较为便捷地通过改变加入的活性炭纤维的种类和添加量对复合石墨烯气凝胶内部的多级孔结构加以调控，从而提高其对不同污染物适用的广谱性。并且整套合成工艺简单，化学还原原位自组装过程中无需搅拌，反应条件温和。

主权项

1.一种多级孔结构的石墨烯复合光催化气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯加入到去离子水中，经超声分散1～4h直至混合均匀，制得质量浓度为0.5～20mg/mL的氧化石墨烯分散液；(2)按活性炭纤维与所述氧化石墨烯的质量比为(0.01～1)：1的比例，将所述活性炭纤维加入到所述氧化石墨烯分散液中，并经所述超声分散或机械搅拌直至混合均匀，制得所述氧化石墨烯和所述活性炭纤维的混合溶液；(3)按纳米二氧化钛与所述氧化石墨烯的质量比为(1～10)：1的比例，将所述纳米二氧化钛加入到所述氧化石墨烯和所述活性炭纤维的混合溶液中，并经所述超声分散或所述机械搅拌直至混合均匀，制得所述氧化石墨烯、所述纳米二氧化钛和所述活性炭纤维的混合溶液；(4)向所述氧化石墨烯、所述纳米二氧化钛和所述活性炭纤维的混合溶液中加入还原剂，并经所述超声分散或所述机械搅拌直至混合均匀，然后放入80～100℃的水浴锅中，经1～5h原位自组装得到被还原后石墨烯、所述纳米二氧化钛和所述活性炭纤维三维复合光催化水凝胶；(5)将所述三维复合光催化水凝胶进行冷冻干燥或超临界干燥，制得所述石墨烯、所述纳米二氧化钛和所述活性炭纤维三维复合光催化气凝胶；所述石墨烯复合光催化气凝胶具有层状结构和三维立体结构，并且具有微孔、中孔和大孔的多级孔结构；所述石墨烯复合光催化气凝胶包括石墨烯气凝胶、纳米二氧化钛和活性炭纤维，其中，所述纳米二氧化钛和活性炭纤维均匀分散在大孔结构的石墨烯气凝胶内部。