新型银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种新型银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料制备方法及其在光催化降解中的应用。该方法以氧化石墨烯‑TiO₂纳米管为载体，对其进行功能化改性。主要技术特征是：按一定的比例加入四氧化三铁、氧化石墨烯、二氧化钛纳米管制备了磁性氧化石墨烯‑TiO₂纳米管，并将银纳米粒子负载在复合材料上，制备了银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料。该催化剂对含有塑化剂（邻苯二甲酸二辛酯）的污染废水的降解效果明显，在可见光下降解效率高达95%以上，并具有易分离，易回收等优点。

主权项

一种新型银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料的制备方法，其特征是：在于该方法具有以下工艺步骤：（1）磁性氧化石墨烯的制备氧化石墨烯、无水三氯化铁和氯化亚铁的质量比为：5:5:3~2:2:1(比例最大扩大4~8倍)，之后混合加入适量超纯水，在N₂保护下，在90 ℃下加热的同时机械搅拌，滴加氨水至pH=8.0~10.0继续加热搅拌0.5~1小时，之后停止加热，冷却至室温，用磁铁吸引分离，并用乙醇洗涤两次后置于真空干燥箱中干燥；（2）二氧化钛纳米管的制备P25二氧化钛粉末(0.3~1g)和60 mL NaOH(6~10 mol/L)溶液经超声波分散0.5~1 h、避光搅拌10~12 h充分混合均匀后移至带聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，密封，置于鼓风干燥箱内，加热到120~150 ℃(最高不能高于150 ℃)，恒温保持36~48 h，自然冷却至室温，用离心机分离，样品先用超纯水洗至中性，再用0.01~0.1 mol/L的HCl溶液反复清洗至pH值接近于HCl溶液的pH值，最后用超纯水反复清洗，直至洗出的水溶液pH值接近中性，样品经离心后，在50~80 ℃下鼓风干燥8~12 h，即制得钛酸盐纳米管，在400~450 ℃(最高不能高于450 ℃)温度下煅烧，煅烧后就是TiO₂纳米管；（3）银负载TiO₂纳米管的制备TiO₂纳米管，加入到AgNO₃水溶液中(Ag/Ti物质的量的比为0.1%~2%)，超声10~30min，分散均匀，继续搅拌8~12 h，离心分离，所得样品用去离子水洗涤3次，100 °C烘干，得到Ag负载的TiO₂纳米管，所得固体粉末在马弗炉中450~500 °C焙烧1~2 h，即可得到银负载TiO₂纳米管；（4）银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料的制备磁性氧化石墨烯和银负载TiO₂纳米管质量比为1:5~3:7，加入去离子水，超声分散0.5~1 h，充分搅拌后，转移到水热反应釜中，100~120 ℃的条件下进行水热反应1~3 h，待冷却到室温时，取出反应物液，离心，去离子水充分洗涤得到固体沉淀，在恒温50 ℃下烘干即可得到银负载磁性石墨烯基TiO₂纳米管复合材料。