一种分级三维多孔石墨烯/二氧化钛光催化剂及其制备方法

摘要

本发明提供一种分级三维多孔结构石墨烯/二氧化钛光催化剂及其制备方法。该光催化剂由三维石墨烯骨架和纳米二氧化钛颗粒组成，石墨烯具有大孔结构，二氧化钛为介孔二氧化钛，大孔和介孔相互连通，纳米二氧化钛颗粒分散于石墨烯纳米片上，纳米二氧化钛微球表面包覆有石墨烯纳米片，所述纳米二氧化硅微球填充于所述石墨烯的大孔内。这种三维结构的光催化剂不仅能防止石墨烯片层的堆叠，而且能良好分散二氧化钛颗粒，且具有很高的比表面积。样品用于光催化降解亚甲基蓝，25分钟就几乎降解完全。本发明的制备方法为光催化剂的制备提供了一种新的思路，在能源和环境领域都有潜在的应用价值。

主权项

一种分级三维多孔石墨烯/二氧化钛光催化剂的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：1）使用Hummers法制备氧化石墨，将氧化石墨溶于去离子水中，超声分散得到氧化石墨烯水溶液；2）将钛酸异丙酯、十六胺加入到无水乙醇中并添加氯化钾水溶液，室温下搅拌混合溶液16~20小时，过滤反应溶液，然后用乙醇反复洗涤，干燥获得二氧化钛前驱体；3）取步骤2）反应得到的二氧化钛前驱体溶于乙醇中，超声分散，然后加入步骤1）制备得到的氧化石墨烯水溶液和氨水得到混合溶液，将所述混合溶液超声分散后转移至水热反应釜中，120~180℃下反应12‑18小时；4）将步骤3）反应产物冷却至室温后，过滤并用无水乙醇洗涤，然后冷冻干燥；5）将干燥后的样品在惰性气氛的管式炉中500℃热处理2~3小时得到分级三维多孔石墨烯/二氧化钛光催化剂，其中，步骤2）中，氯化钾水溶液中的水为去离子水，十六胺：去离子水：氯化钾：无水乙醇：钛酸异丙酯的摩尔比为（0.25~1.0）：（3‑8）：（5.5×10^‑3）：236.5：1.0；步骤1）中的氧化石墨烯水溶液浓度为1~4mg/ml；步骤3）中的混合溶液pH为9~12；步骤3）中，乙醇：氧化石墨烯水溶液的体积比为1~5；步骤3）中二氧化钛前驱体：氧化石墨烯的质量比在2:1~8:1之间。