一种复合可见光催化材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合可见光催化材料及其制备方法，所述复合可见光催化材料包括多孔的泡沫金属、生长于所述泡沫金属上的多个石墨烯、生长于所述石墨烯上的金属氧化物催化材料以及生长于所述金属氧化物催化材料上的贵金属，所述多个石墨烯生长于多孔的泡沫金属孔壁表面形成三维结构。所述复合可见光催化材料充分利用石墨烯形成的三维结构大的比表面积及良好的电子-空穴传导性，从而提高复合材料的光催化性能。并且，利用贵金属将光生电子向外部迁移，阻止了电子-空穴复合，提高光催化效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光催化材料领域，尤其涉及的是一种复合可见光催化材料及其制备方法。
技术介绍
光催化作为一种高级氧化技术，在工业和环境领域已显示出广阔的应用前景。光催化技术关键是光催化剂，纳米TiO2是近10年来被广泛研究的一种新型环保材料，它能降解废水，杀死细菌病毒，具有低能耗、易操作、无二次污染等特点但纯TiO2的光催化效率较低，因此，人们对TiO2进行了大量的改性研究，以提高其光催化活性和催化效率。然而，TiO2的粒径较小，带隙较宽，且光生电子易与空穴复合，使其难以在实际中得到广泛的应用。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合可见光催化材料及其制备方法，以解决上述现有技术中TiO2的光催化效率较低且光生电子易与空穴复合的问题。本专利技术的技术方案如下：一种复合可见光催化材料，其中，所述复合可见光催化材料包括多孔的泡沫金属、生长于所述泡沫金属上的多个石墨烯、生长于所述石墨烯上的金属氧化物催化材料以及生长于所述金属氧化物催化材料上的贵金属；所述多个石墨烯生长于多孔的泡沫金属孔壁表面形成三维结构。所述的复合可见光催化材料，其中，所述泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜，所
述催化材料为TiO2或WO3，所述贵金属为银、金或铂。所述的纳米复合光催化材料，其特征在于，所述石墨烯为单层或者双层结构，且均匀生长于所述泡沫金属孔壁表面。所述的复合可见光催化材料，其中，所述金属氧化物催化材料均匀生长于所述石墨烯上，所述贵金属均匀生长于金属氧化物催化材料上。一种复合可见光催化材料的制备方法，其中，包括以下步骤：a、在泡沫金属上生长多个石墨烯；所述泡沫金属为多孔结构，所述石墨烯生长于所述泡沫金属孔壁表面形成三维结构；b、在泡沫金属上生长的石墨烯上生成金属氧化物催化材料；c、在泡沫金属上生长石墨烯和金属氧化物催化材料上生成贵金属或贵金属氧化物。进一步地，在步骤a之前，还包括以下步骤：通过电解法对泡沫金属的表面进行抛光处理，处理过程包括对泡沫金属进行电离反应及高温处理杂质。进一步地，步骤a包括以下步骤：第一步，加热到1000-1100℃且通入2000-3000sccm的氢气和1000-2500sccm含碳化合物，时间为15-20min；第二步，通入1000-2000sccm的氢气和1300-1800sccm含碳化合物，时间为10-20min；第三步，通入1200-2200sccm的氢气和500-1200sccm含碳化合物，时间为15-20min；第四步，加热到1000-1050℃且通入500-1000sccm的氢气和300-700sccm含碳化合物，时间为5-10min。进一步地，步骤b包括以下步骤：将泡沫金属生长石墨烯浸入到溶液中浸泡10-20min，环境温度保持15-40℃，湿度为10-30％；将泡沫金属取出，保持环境的湿度不变，自然通风晾干8-16H；对泡沫金属进行烧结0.5-1.5H，烧结条件为400-500℃；所用溶液为TiCl4溶液、钛酸四丁酯溶液、或钛酸四丁酯和乙醇的混合溶液，或钨盐溶液；其中，钛酸四丁酯和乙醇的体积比为1:2-1:4。所述的复合可见光催化材料的制备方法，其中，步骤c中包括以下步骤：称10-20g的贵金属盐，加入溶剂进行搅拌混匀；将经过步骤b处理的泡沫金属浸泡在上述的溶液中15-30min，温度保持在20-30℃，同时边浸泡边搅拌；待时间到达后，取出泡沫金属，用干燥设备进行2-10min的甩干，静置10-20H；将泡沫金属在200-300nm的紫外灯照射10-24H，在250-350℃条件下加热2-5H；所述贵金属盐为银盐、金盐或铂盐。所述的复合可见光催化材料的制备方法，其中，所述泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜。本专利技术提供一种复合可见光催化材料及其制备方法，所述复合可见光催化材料以泡沫金属为载体，生长有石墨烯—TiO2(或WO3)—银(或金等贵金属)，所述复合可见光催化材料充分利用石墨烯形成的三维结构大的比表面积及良好的电子-空穴传导性，从而提高复合材料的光催化性能。并且，利用贵金属将光生电子向外部迁移，阻止了电子-空穴复合，提高光催化效率。附图说明图1为泡沫金属生长石墨烯的三维结构示意图。图2为本专利技术泡沫金属上的生长物的放大示意图。图3为本专利技术实施例1中泡沫镍生长石墨烯—TiO2复合材料的SEM图。图4为本专利技术实施例1中泡沫镍生长石墨烯—TiO2—银复合材料的SEM图。图5为本专利技术实施例1中泡沫镍生长石墨烯—TiO2—银复合材料的能谱图。图6为本专利技术实施例1中甲醛浓度随着泡沫镍生长石墨烯—TiO2—银复合材料催化时间变化的曲线图。图7为本专利技术实施例1中泡沫镍生长石墨烯—TiO2—银复合材料、自然衰减及PM-25TiO2粉随着测试时间的变化，甲醛浓度的变化曲线图。图8为本专利技术实施例2中甲醛浓度随着泡沫铜生长石墨烯—TiO2—银复合材料催化时间变化的曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下通过详细描述以及举实施例对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供一种复合可见光催化材料及其制备方法，所述复合可见光催化材料包括多孔的泡沫金属、生长于所述泡沫金属上的多个石墨烯、生长于所述石墨烯上的金属氧化物催化材料以及生长于所述金属氧化物催化材料上的贵金属，所述多个石墨烯生长于多孔的泡沫金属孔壁表面形成三维结构。所述泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜，所述金属氧化物催化材料为TiO2或者WO3，所述贵金属为银、铂或者金等。所述石墨烯为单层或者双层结构，均匀生长于所述泡沫金属上。所述金属氧化物催化材料均匀生长于所述石墨烯上，所述贵金属均匀生长于金属氧化物催化材料上。其中，石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状新型碳材料自从被发现以来，由于其具有优异的导电、导热、力学以及光学性能，使其成为新的研究热点。贵金属能与TiO2构成复合光催化剂，贵金属的作用是有利于光生电子与空穴的分离，大大提高光催化剂的活性。在TiO2表面负载高活性的贵金属及金属氧化物如Ag、Au等，可以有利于光生电子向外部迁移，有效地防止了电子-空穴的简单复合。具体地，所述复合可见光催化材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备泡沫金属生长多个石墨烯。在生长之前，还可通过电解法对泡沫金属的表面进行抛光处理，处理过程
包括对泡沫金属进行电离反应及高温处理杂质。电离反应过程为：以泡沫金属为阳极，以同样尺寸的稳定性较好的金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流(5-10V)电离反应3-8min，从而达到泡沫金属表面除去细微毛刺和光亮度增大。取出泡沫金属用去离子水清洗30-60s，再用无水乙醇清洗60-120s，最后使用高纯氮气进行吹扫干净。其中，所述泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜。所述电解槽中的电解液为10-14g的尿素、140-160g的过硫酸铵、750-850ml的磷酸、450-550ml乙醇、100-200ml异丙醇，再一起倒入750-850ml的去离子水中，均匀搅拌即可完成电解液的配制。高温去除杂质：第一步，将A处理过的泡沫金属平整的铺在CVD设备的进料台。第二步，样品进入真空室抽真空(约5-10min)。第三步，样品缓慢进入预热室进行10-15min的加热处理，预热室的温度为400-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合可见光催化材料，其特征在于，所述复合可见光催化材料包括多孔的泡沫金属、生长于所述泡沫金属上的多个石墨烯、生长于所述石墨烯的上金属氧化物催化材料以及生长于所述金属氧化物催化材料上的贵金属；所述多个石墨烯生长于多孔的泡沫金属孔壁表面形成三维结构。

【技术特征摘要】
1.一种复合可见光催化材料，其特征在于，所述复合可见光催化材料包括多孔的泡沫金属、生长于所述泡沫金属上的多个石墨烯、生长于所述石墨烯的上金属氧化物催化材料以及生长于所述金属氧化物催化材料上的贵金属；所述多个石墨烯生长于多孔的泡沫金属孔壁表面形成三维结构。2.根据权利要求1所述的复合可见光催化材料，其特征在于，所述泡沫金属为泡沫镍或泡沫铜，所述催化材料为TiO2或WO3，所述贵金属为银、金或铂。3.根据权利要求1所述的纳米复合光催化材料，其特征在于，所述石墨烯为单层或者双层结构，且均匀生长于所述泡沫金属孔壁表面。4.根据权利要求3所述的纳米复合光催化材料，其特征在于，所述金属氧化物催化材料均匀生长于所述石墨烯上，所述贵金属均匀生长于金属氧化物催化材料上。5.一种复合可见光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、在泡沫金属上生长多个石墨烯；所述泡沫金属为多孔结构，所述石墨烯生长于所述泡沫金属孔壁表面形成三维结构；b、在泡沫金属上生长石墨烯上生成金属氧化物催化材料；c、在泡沫金属上生长石墨烯和金属氧化物催化材料上生成贵金属或贵金属氧化物。6.根据权利要求5所述的复合可见光催化材料的制备方法，其特征在于，在步骤a之前，还包括以下步骤：通过电解法对泡沫金属的表面进行抛光处理，处理过程包括对泡沫金属进行电离反应及高温处理杂质。7.根据权利要求5所述的复合可见光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤a具体包括以下步骤：第一步，加热到1000-1100℃且通入2000-3000sccm的氢气和
\t1000-2500sccm含碳化合物，时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨与畅，
申请(专利权)人：蓝石科技开曼有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY