一种二氧化钛-石墨烯复合海绵及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种二氧化钛‑石墨烯复合海绵的制备方法，将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液；将所述混合液与还原剂混合，得到反应液；将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛‑石墨烯复合海绵。本发明专利技术提供的二氧化钛‑石墨烯复合海绵便于回收，避免二次污染，且使用过程中二氧化钛和石墨烯不会从海绵上脱落，可重复使用。实施例的实验结果表明，本发明专利技术提供的二氧化钛‑石墨烯复合海绵光催化效率高、光催化稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛-石墨烯复合海绵及其制备方法和应用
本专利技术涉及光催化
，具体涉及一种二氧化钛-石墨烯复合海绵及其制备方法和应用。
技术介绍
随着工业生产的快速发展和人类破坏性活动的加剧，水污染问题变得日趋严重，对人类健康产生重大影响，研发新型的水污染处理方法具有重要意义。二氧化钛(TiO2)光催化技术是一种新兴的水处理技术，具有能耗低、操作简便、反应条件温和等优势。同时，TiO2作为半导体光催化材料具有诸多优点，如化学稳定性好、成本低、无毒无害等，在环保和能源领域有着广泛的应用前景。但是TiO2禁带宽度大(约为3.2eV)，使其在使用过程中无法充分利用太阳能，催化效率低；同时，TiO2颗粒大小为纳米级，在使用后难以回收，大大限制了其在生产和生活中的实际应用。目前，解决这一问题的主要方法主要是将TiO2直接与其它材料，如活性炭、石墨烯等复合。在活性炭表面负载TiO2虽然能够使催化效率有所提高，但在使用过程中TiO2与活性炭结合不牢固，容易从活性炭表面脱落，并且活性炭含有一定的杂质，对水质会造成二次污染。石墨烯具有比表面积大、电子传输快、机械强度高等优点，将TiO2与石墨烯复合，使得TiO2对可见光的吸收大大增强，同时在一定程度上提高了污染物在TiO2表面的富集效率，进而提高了光催化效率，但是回收利用仍很困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二氧化钛-石墨烯复合海绵及其制备方法和应用，本专利技术提供的二氧化钛-石墨烯复合海绵便于回收，且使用过程中二氧化钛和石墨烯不会从海绵上脱落，可重复使用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种二氧化钛-石墨烯复合海绵的制备方法，包括以下步骤：将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液；将所述混合液与还原剂混合，得到反应液；将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛-石墨烯复合海绵。优选地，所述混合液中氧化石墨烯和二氧化钛的浓度独立为0.1～10mg/mL。优选地，所述还原剂为水合肼、抗坏血酸或氨水。优选地，所述水合肼的浓度为0.4～0.65mg/mL；所述水合肼中肼和氧化石墨烯的质量比为(2～5)：11。优选地，所述抗坏血酸和氧化石墨烯的质量比为(1～3)：1。优选地，所述氨水的含氨量为25～28％；所述氨水和混合液的体积比为1：(10～100)。优选地，所述海绵为密胺海绵或聚氨酯海绵。优选地，所述还原反应的温度为80～100℃，还原反应的时间为0.5～10h。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的二氧化钛-石墨烯复合海绵，包括海绵和负载在所述海绵上的二氧化钛与石墨烯。本专利技术提供了上述技术方案所述二氧化钛-石墨烯复合海绵在水污染处理中的应用。本专利技术提供了一种二氧化钛-石墨烯复合海绵的制备方法，将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液；将所述混合液与还原剂混合，得到反应液；将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛-石墨烯复合海绵。本专利技术提供的二氧化钛-石墨烯复合海绵便于回收，避免二次污染，且使用过程中二氧化钛和石墨烯不会从海绵上脱落，可重复使用。实施例的实验结果表明，本专利技术提供的二氧化钛-石墨烯复合海绵光催化效率高、光催化稳定性好。此外，本专利技术提供的二氧化钛-石墨烯复合海绵的制备方法工艺简单，成本低廉，可应用于工业化生产中。附图说明图1为太阳光照射前亚甲基蓝溶液的颜色对比图；图2为太阳光照射后亚甲基蓝溶液的颜色对比图；图3为实施例1制备的二氧化钛-石墨烯复合海绵在使用前的SEM图；图4为实施例1制备的二氧化钛-石墨烯复合海绵在使用后的SEM图。具体实施方式本专利技术提供了一种二氧化钛-石墨烯复合海绵的制备方法，包括以下步骤：将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液；将所述混合液与还原剂混合，得到反应液；将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛-石墨烯复合海绵。本专利技术将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液。在本专利技术中，所述混合液中氧化石墨烯和二氧化钛的浓度优选独立为0.1～10mg/mL，更优选为0.5～6mg/mL，最优选为1～3mg/mL。本专利技术对于所述氧化石墨烯的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品或制备方法制备得到的产品均可。在本专利技术中，所述二氧化钛的粒度优选为10～100nm，更优选为30～70nm。在本专利技术中，所述二氧化钛优选为亲水性二氧化钛；亲水性二氧化钛可以很好的分散在水中，易于在水中形成稳定胶体，在后续还原反应过程中可以确保二氧化钛负载的均匀性。本专利技术对于所述二氧化钛的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本专利技术中，所述水、氧化石墨烯和二氧化钛的混合优选是先将水和氧化石墨烯混合，得到氧化石墨烯分散液，然后将所述氧化石墨烯分散液与二氧化钛混合。在本专利技术中，所述氧化石墨烯分散液与二氧化钛的混合优选在超声条件下进行，以保证物料混合均匀。在本专利技术中，所述超声的时间优选为10～120min，更优选为30～90min，最优选为50～70min；本专利技术对于所述超声的功率没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声功率即可。得到混合液后，本专利技术将所述混合液与还原剂混合，得到反应液。在本专利技术中，所述还原剂优选为水合肼、抗坏血酸或氨水。在本专利技术中，所述水合肼的浓度优选为0.4～0.65mg/mL，更优选为0.45～0.6mg/mL；所述水合肼中肼和氧化石墨烯的质量比优选为(2～5)：11，更优选为(3～4)：11。在本专利技术中，所述抗坏血酸和氧化石墨烯的质量比优选为(1～3)：1，更优选为(1.5～2.5)：1。在本专利技术中，所述氨水的含氨量优选为25～28％；所述氨水和混合液的体积比优选为1：(10～100)，更优选为1：(30～70)，最优选为1：(40～50)。在本专利技术中，所述混合液与还原剂的混合优选是向所述混合液中加入还原剂。在本专利技术中，当所述还原剂为水合肼或氨水时，所述水合肼或氨水的加入方式优选为滴加；所述滴加的速率优选为1滴/秒；当所述还原剂为抗坏血酸时，所述抗坏血酸优选直接以粉末形式加入到所述混合液中。在本专利技术中，所述混合液与还原剂的混合优选在搅拌条件下进行；所述搅拌的速率优选为400～600rpm。得到反应液后，本专利技术将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛-石墨烯复合海绵。在本专利技术中，所述海绵优选为密胺海绵或聚氨酯海绵。本专利技术对于所述海绵的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。在本专利技术中，所述海绵与反应液的体积比优选为1：(0.8～1.2)，更优选为1：1。在本专利技术中，所述海绵在使用前优选依次进行洗涤和干燥。在本专利技术中，所述洗涤所采用的洗涤试剂优选依次为乙醇、丙酮和去离子水；在本专利技术中，所述洗涤优选在超声条件下进行；每次洗涤所需的超声时间优选为10～20min，更优选为15min。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为90～110℃，更优选为100℃；所述干燥的时间优选为10～14h，更优选为12h。在本专利技术中，所述还原反应的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃，最优选为90℃；所述还原反应的时间优选为0.5～10h，更优选为2～8h，最优选为4～6h。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化钛‑石墨烯复合海绵的制备方法，包括以下步骤：将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液；将所述混合液与还原剂混合，得到反应液；将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛‑石墨烯复合海绵。

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛-石墨烯复合海绵的制备方法，包括以下步骤：将水、氧化石墨烯和二氧化钛混合，得到混合液；将所述混合液与还原剂混合，得到反应液；将海绵浸渍在所述反应液中，在密封条件下进行还原反应，得到二氧化钛-石墨烯复合海绵。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中氧化石墨烯和二氧化钛的浓度独立为0.1～10mg/mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂为水合肼、抗坏血酸或氨水。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水合肼的浓度为0.4～0.65mg/mL；所述水合肼中肼和氧化石墨烯的质量比为(2～5)：11。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：史玉芬，张卓然，
申请(专利权)人：常州碳星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32