多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料及其制备方法，属于光催化材料领域。本发明以火电厂煤渣为原材料制备多孔无机陶瓷膜载体，将石墨烯和TiO₂的复合物负载于载体表面，获得多孔无机陶瓷膜-石墨烯-TiO₂光触媒复合材料。在该复合材料中，载体和石墨烯-TiO₂复合物的质量百分比分别为50%~80%和20%~50%；石墨烯-TiO₂复合物中，石墨烯和TiO₂的质量百分比分别为3%~5%和95%~97%；载体发达的多孔结构可促进表面传质过程，加快表面吸附反应，且其极大的比表面积，增大了有机物的转化率；石墨烯具有极高的比表面积、极高的机械强度以及独特的电子运输特性，可提高材料催化性能；该复合材料活性组分稳定，具有多组分协同催化性能。

主权项

一种多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备过程包括如下步骤：（1）多孔无机陶瓷膜的制备将主要成分为SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、TiO₂、K₂O、Na₂O的煤渣研磨均匀；然后向前述的煤渣研磨物中加入粒径为0.02mm的发泡剂；再采用半干法在成型压力为38MPa的条件下将前述的发泡剂和煤渣的混合物压模成型，压制成薄片；将压制的薄片在马弗炉中1100℃下煅烧2h即获得粉煤灰基多孔无机陶瓷片；然后将粉煤灰基多孔无机陶瓷片研磨得到多孔无机陶瓷膜；（2）石墨烯‑TiO₂复合材料的制备室温下，将石墨烯放入无水乙醇中，先进行第一次超声波处理，然后加入钛酸正丁酯；再进行第二次超声波处理，得到石墨烯‑TiO₂复合材料；（3）多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料的制备在步骤（2）进行第二次超声波处理的过程中，将步骤（1）制取的多孔无机陶瓷膜和乙酸溶液加入到步骤（2）制备的溶液中，超声波处理直至溶胶的出现，得到多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料溶胶；然后将所述的多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料溶胶在室温条件下老化数天，得到老化的多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料溶胶；将所述的老化的多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料溶胶样品进行干燥、焙烧，即得到多孔无机陶瓷膜‑石墨烯‑TiO₂光触媒复合材料，且使得到的光触媒复合材料中，所述的多孔无机陶瓷膜在所述的光触媒复合材料中的质量百分比为50%～80%，石墨烯‑TiO₂复合物在所述的光触媒复合材料中的质量百分比为20%～50%；在所述的石墨烯‑TiO₂复合物中，石墨烯在石墨烯‑TiO₂复合物中的质量百分比为3%～5%，TiO₂在石墨烯‑TiO₂复合物中的质量百分比为95%～97%。