Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于无机功能材料技术领域，具体公开了一种Ag@AgCl/TiO2‑氧化石墨烯复合材料的制备方法。该方法将Ag@AgCl纳米颗粒与GO混合后，直接与TiO2在碱性条件下水热反应得到Ag@AgCl/TiO2‑氧化石墨烯复合材料。与普通光催化材料相比，Ag@AgCl/TiO2‑氧化石墨烯复合材料在可见光区域和紫外光区域均可以发生有效的光催化反应，更充分地利用光源；该复合材料具有较大的比表面积和强吸附能力，可以更好地吸附污染物；还原氧化石墨烯的存在可以有效地抑制光生电子对的复合，从而很大程度地提高光催化性能。Ag@AgCl/TiO2‑氧化石墨烯复合材料所使用的原料便宜易得，制备和复合过程简单易行，是一种很有潜力的光催化材料。

【技术实现步骤摘要】
Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法
本专利技术属于无机功能材料
，具体涉及一种Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法。
技术介绍
纳米TiO2具有化学性质稳定、耐光腐蚀及较强的光催化氧化能力等优点，被广泛应用于光催化降解各种污染物。二氧化钛纳米管(TiO2NTs)是TiO2的存在形式之一，具有高比表面积的优点，与其他形式的TiO2相比，TiO2纳米管表现出更高的光催化能力。但是，由于TiO2具有较大的禁带宽度(3.0-3.2eV)，纯TiO2的光催化量子效率低，只能在紫外光驱动下发生有效的光催化反应。基于此，很多学者通过改性TiO2的手段或者将其与金属或者其他波段下的光催化材料复合，以提高其光催化性能。纳米贵金属具有表面等离子体共振效应，在可见光区域能够表现出明显的特征吸收，特别是Ag、Au等贵金属纳米粒子在可见光区域有较强的吸收。由于Ag@AgCl在可见光照射下特殊的等离子效应，该复合纳米颗粒表现出优良的稳定性和光催化性能。目前多将Ag@AgCl负载在不同载体上制成三元复合催化剂，例如将Ag@AgCl负载在TiO2纳米管阵列上，得到复合光催化材料；或者将Ag@AgCl和石墨烯复合，用于光催化降解和SERS探测。石墨烯(graphene)是由碳原子通过共价键形成的具有单原子层厚度的二维平面型蜂窝状π体系材料。氧化石墨(GO)由于其骨架上存在的各种含氧基团，为构筑复合功能材料提供了条件。同时，其极大的比表面积、优异的化学和热稳定性、优良的电学性能使之可以作为催化剂的优良载体。具体表现为：(1)rGO作为π体系材料，与有机污染物之间存在一定的π-π堆积作用，且有很大的比表面积，这使得污染物易于吸附在催化剂表面，加快光催化的进程；(2)rGO具有比较好的电子传输性能，在该复合物中rGO作为电子受体，这使得光生电子可以通过rGO表面迅速的传输出去，从而促进了电荷的有效分离，提高材料整体的光催化活性。基于上述原因，本专利技术选择将这三种材料进行复合，制备出光催化性能优良的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光催化性能优良的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，该复合材料综合了纳米TiO2、Ag@AgCl以及氧化石墨烯的优点，在可见光区域和紫外光区域均可以发生有效地光催化反应，能更充分地利用光源，并且更好地吸附污染物。本专利技术实现上述目的的技术方案如下：Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将AgNO3溶液滴加到PDDA溶液中配制成Ag+分散液；(2)将NaCl溶液和葡萄糖溶液滴加到Ag+分散液中搅拌均匀，加热混合溶液进行水热反应，离心分离后将产物溶于去离子水中得到Ag@AgCl溶胶；(3)将Hummers法制备的氧化石墨烯分散在去离子水中，得GO分散液；(4)将GO分散液和Ag@AgCl溶胶按比例混合并搅拌，离心分离得到Ag@AgCl/GO；(5)将Ag@AgCl/GO分散在碱性溶液中，再加入TiO2粉末并搅拌，加热混合溶液进行水热反应，产物经离心分离、水洗、烘干、研磨得粉末；(6)将粉末置于保护性气氛中煅烧得Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料。按照上述方案，步骤(1)中Ag+分散液中AgNO3与PDDA的质量比为1:7.4。优选的，步骤(1)中配制Ag+分散液所使用的AgNO3溶液质量分数为3.4mg/mL，所使用的PDDA溶液质量分数为25mg/mL，两者以1:1的体积比混合。按照上述方案，步骤(2)中混合溶液中所含Ag+、NaCl、葡萄糖的质量比为40:23:100。按照上述方案，步骤(2)水热反应温度为180℃，保温时间为24h，水热反应结束后离心分离，分别用乙醇和去离子水洗涤产物三次，按照反应液：去离子水6:1的体积比将所得产物溶于对应量的去离子水中。按照上述方案，步骤(3)将氧化石墨烯加入去离子水中，超声0.5h后再搅拌1h，形成浓度为1g/L的GO分散液。按照上述方案，步骤(4)中按照1:1-2.5的体积比将GO分散液和Ag@AgCl溶胶混合，磁力搅拌12h后离心水洗。按照上述方案，步骤(5)中将Ag@AgCl/GO分散在10mol/L的NaOH溶液中，再加入与GO质量比为5-25:1的TiO2粉末搅拌均匀得混合溶液，加热至180℃水热反应48h，反应完成后首先将产物离心分离并水洗至中性，接着将产物分散在0.1mol/L的HCl溶液中，再次离心分离并水洗至中性，将最终分离所得产物置于75℃烘干研磨得粉末。按照上述方案，步骤(6)将粉末置于氮气或氩气或氢气气氛中，在400℃煅烧2h即得。优选的，步骤(4)中GO分散液和Ag@AgCl溶胶混合时的体积比为1:2，步骤(5)所得混合溶液中GO与TiO2质量比为1:10，步骤(6)煅烧所使用的气氛为体积分数5％的氢气。本专利技术使用水热法制备得到Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料，并将氧化石墨烯部分还原，该复合材料以GO为基底，具有高的比表面积，可以有效地吸附污染物、并且还原氧化石墨烯能抑制电子空穴对的复合，从而有效的提高光催化效率；TiO2NTs在紫外光驱动下发生有效的光催化反应，Ag@AgCl在可见光驱动下发生有效的光催化反应。将两者结合，可以拓宽材料的光谱吸收范围，从而有效的提高光催化效率。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)与普通光催化材料相比，该复合材料在可见光区域和紫外光区域均可以发生有效地光催化反应，能更充分地利用光源；(2)该复合材料具有大的比表面积和强吸附能力，可以更好地吸附污染物，还原氧化石墨烯的存在可以有效地抑制光生电子对的复合，从而很大程度地提高光催化性能；(3)制备使用的原料便宜易得，制备和复合过程简单易行。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的中间产物Ag@AgCl块状纳米颗粒的SEM图，其中1-a比例尺为300nm，1-b比例尺为200nm；图2为本专利技术实施例2制备的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的SEM图；图3为本专利技术实施例3制备的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的TEM图，其中3-a比例尺为10nm，3-b为比例尺为50nm。图4为本专利技术实施例5制备的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的SEM图。图5为本专利技术实施例7制备的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的SEM图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的内容，以下将结合具体实例来进一步说明。但是应该指出，本专利技术的实施并不限于以下几种实施方式。1.考察不同Ag@AgCl用量对Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的影响。实施例1(1)首先将0.068gAgNO3和0.5gPDDA分别溶于20ml去离子水中，再将AgNO3溶液滴加到PDDA溶液中去，搅拌15分钟，得到Ag+分散液；(2)将0.0234gNaCl和0.1g葡萄糖分别溶于20mL和60mL去离子水中配制成溶液，将配制好的NaCl溶液和葡萄糖溶液滴加到上述Ag+分散液中，搅拌一小时后，将混合溶液转移到反应釜中，加热至180℃保温水热反应24h，反应结束后离心。离心产物用乙醇和去离子水各洗涤三次，洗涤后本文档来自技高网...

【技术保护点】
Ag@AgCl/TiO

【技术特征摘要】
1.Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将AgNO3溶液滴加到PDDA溶液中配制成Ag+分散液；(2)将NaCl溶液和葡萄糖溶液滴加到Ag+分散液中搅拌均匀，加热混合溶液进行水热反应，离心分离后将产物溶于去离子水中得到Ag@AgCl溶胶；(3)将Hummers法制备的氧化石墨烯分散在去离子水中，得GO分散液；(4)将GO分散液和Ag@AgCl溶胶按比例混合并搅拌，离心分离得到Ag@AgCl/GO；(5)将Ag@AgCl/GO分散在碱性溶液中，再加入TiO2粉末并搅拌，加热混合溶液进行水热反应，产物经离心分离、水洗、烘干、研磨得粉末；(6)将粉末置于保护性气氛中煅烧得Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料。2.根据权利要求1所述的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中Ag+分散液中AgNO3与PDDA的质量比为1:7.4。3.根据权利要求1所述的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中配制Ag+分散液所使用的AgNO3溶液质量分数为3.4mg/mL，所使用的PDDA溶液质量分数为25mg/mL，两者以1:1的体积比混合。4.根据权利要求1所述的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中混合溶液所含Ag+、NaCl、葡萄糖的质量比为40:23:100。5.根据权利要求1所述的Ag@AgCl/TiO2-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)水热反应温度为180℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂文懋，潘红飞，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42