光催化材料及其制备方法、织物技术

本发明专利技术涉及一种光催化材料及其制备方法、织物。所述光催化材料的制备方法包括：提供氧化石墨烯溶液；对氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；向石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；将混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料。所得到的光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，石墨烯和二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。通过该制备方法可以得到石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合的光催化材料，从而有效提高二氧化钛纳米粒子的光催化效果，进而将该光催化材料应用于织物时可以高效降解环境中的污染气体。

Photocatalytic materials, preparation methods and fabrics

The invention relates to a photocatalytic material, a preparation method and a fabric. The preparation method of the photocatalytic material includes: providing graphene oxide solution; thermal reduction treatment of graphene oxide solution to obtain graphene solution, the concentration of graphene in graphene solution is 10 mg/mL-20 mg/mL, the oxygen content of graphene is 5 w%-10 w%; adding titanium dioxide hydrate and homogenizing treatment to graphene solution to obtain mixed solution; Spray drying was used to obtain photocatalytic materials. The obtained photocatalytic material is composed of graphene and titanium dioxide nanoparticles, and there is a gap between graphene and titanium dioxide nanoparticles. The composite photocatalytic material of graphene and titanium dioxide nanoparticles can be obtained by this preparation method, which can effectively improve the photocatalytic effect of titanium dioxide nanoparticles, and then the photocatalytic material can efficiently degrade the polluted gases in the environment when it is applied to fabrics.

【技术实现步骤摘要】
光催化材料及其制备方法、织物
本专利技术涉及催化剂领域，特别是涉及光催化材料及其制备方法、织物。
技术介绍
世界上能作为光催化材料的有很多，包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆、硫化镉等多种氧化物、硫化物的半导体。其中，二氧化钛因其氧化能力强，化学性质稳定无毒，成为世界上最当红的纳米光触媒材料，被广泛应用在污水处理、气体净化等行业。但是，二氧化钛的禁带宽度较大，只有吸收能量较大的光子才能使价带电子向导带迁移，所以电子在紫外光下才会被激发。另外，二氧化钛的光生电子和空穴极易复合，限制了其光催化效果的发挥。
技术实现思路
基于此，有必要针对二氧化钛光催化效果的问题，提供一种光催化材料及其制备方法、织物；通过该制备方法可以得到石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合的光催化材料，从而有效提高二氧化钛纳米粒子的光催化效果，进而将该光催化材料应用于织物时可以高效降解环境中的污染气体。一种光催化材料的制备方法，包括以下步骤：提供氧化石墨烯溶液；对所述氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，所述石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；向所述石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；将所述混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料，所述光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，所述石墨烯和所述二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。在其中一个实施例中，所述热还原处理的温度为300℃～400℃。在其中一个实施例中，所述均质处理的压力为120MPa～180MPa，流量为50mL/min～80mL/min。在其中一个实施例中，所述混合液中石墨烯与水合二氧化钛的质量比为1:3～6:1。在其中一个实施例中，所述喷雾干燥的进风口温度为170℃～190℃，出风口温度为100℃～110℃。在其中一个实施例中，所述氧化石墨烯溶液由Hummers法制备得到。本专利技术光催化材料的制备方法具有以下有益效果：本专利技术采用喷雾干燥的方法可以实现石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成的光催化材料的规模化和连续化制备，且得到的光催化材料大小均一，石墨烯和二氧化钛纳米粒子结合牢固、稳定性好。本专利技术混合液中石墨烯的浓度高、分散均匀、稳定性好，且在石墨烯分散液的制备过程中未使用表面活性剂、还原剂等化学试剂，得到的石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合的光催化材料无毒、安全性高，应用广泛。本专利技术采用热还原处理代替喷雾干燥后的煅烧处理，先将氧化石墨烯进行还原处理，可控制还原得到的石墨烯表面保留部分含氧基团，便于光催化材料与其它材料进一步复合。同时，还避免了在煅烧处理过程中二氧化钛纳米粒子的晶型转变，金红石型与锐钛矿型的混晶型二氧化钛纳米粒子可以产生协同作用，阻碍光生电子和电子空穴的复合，提供光催化材料的光催化效果。一种如上述制备方法得到的光催化材料，所述光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，所述石墨烯和所述二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。在其中一个实施例中，所述二氧化钛纳米粒子的晶型包括锐钛矿型和金红石型。本专利技术的光催化材料中，石墨烯的比表面积高、电子传递性能优异，可以有效降低二氧化钛纳米粒子的带隙宽度，与二氧化钛纳米粒子形成能级差，从而拓宽了二氧化钛纳米粒子的光响应范围。进而，在自然光照射下可使二氧化钛纳米粒子能被激发，产生光生电子，且光生电子和空穴的复合率有效降低，二氧化钛纳米粒子的光催化效果显著提高。本专利技术的光催化材料的石墨烯表面保留部分含氧基团，便于光催化材料与其它材料进一步复合。同时，本专利技术光催化材料中的二氧化钛纳米粒子的晶型包括金红石型与锐钛矿型，混晶型的二氧化钛纳米粒子可以产生协同作用，阻碍光生电子和电子空穴的复合，提供光催化剂的光催化效果。本专利技术的光催化材料中，石墨烯和二氧化钛纳米粒子之间存在空隙，空气中的污染物分子(VOC等)可从空隙进入并与二氧化钛纳米粒子充分接触，并被分解为二氧化碳与水，再从空隙散出去，光催化的效率显著提高。同时，光催化材料自身无损耗，且具有操作简单、能耗低、无二次污染等优点。一种织物，所述织物上负载有上述的光催化材料。在其中一个实施例中，所述织物与光催化剂的质量比为1：(0.1～0.2)。本专利技术的织物在光照条件下即可将空气中的甲醛、甲苯、多环芳烃等有机污染物进行高效光催化降解，无需紫外线等其它条件，使用方便。因此，织物可广泛应用于汽车内、新装房、宠物间、衣柜、洗手间等多种生活场景，可随身携带，也可静置式铺展或悬挂使用。本专利技术的织物还能杀灭、抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、霉菌、白色念珠菌等多种细、真菌，最终达到净化空气的目的。具体实施方式以下将对本专利技术提供的光催化材料及其制备方法、织物作进一步说明。本专利技术提供的光催化材料的制备方法包括以下步骤：S1，提供氧化石墨烯溶液；S2，对所述氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，所述石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；S3，向所述石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；S4，将所述混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料，所述光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，所述石墨烯和所述二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。步骤S1中，所述氧化石墨烯溶液由Hummers法制备得到。Hummers法的制备过程时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，并可在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。步骤S2中，氧化石墨烯经过热还原处理后，含氧官能团脱失减少，使得到的石墨烯的禁带宽度减小，可表现出明显的半导体行为。具体的，所述热还原处理的温度为300℃～400℃。在所述温度范围内，氧化石墨烯上的C-OH的OH基团基本脱失，C-O-C基团大部分脱失，使得到的石墨烯的含氧量为5w％～10w％，既能使得到的石墨烯表现出半导体行为，又可以使石墨烯具有较好的分散性，提高石墨烯溶液中石墨烯的浓度。而且，在该步骤中，没有使用如水合肼之类的高毒性还原剂，安全性较高。步骤S3中，经过均质处理，可以使石墨烯与加入的水合二氧化钛均匀的分散于溶液中形成混合液。具体的，所述均质处理的压力为120MPa～180MPa，流量为50mL/min～80mL/min。其中，水合二氧化钛具有防止石墨烯团聚的作用，可使混合液的分散状态更稳定。具体的，所述混合液中石墨烯与水合二氧化钛的质量比为1:3～6:1。喷雾干燥和煅烧后可以得到石墨烯和水合二氧化钛较好复合的光催化材料。步骤S4中，喷雾干燥后水合二氧化钛(TiO(OH)2)生成的二氧化钛纳米粒子为混晶型的，相比于纯锐钛矿型的二氧化钛纳米粒子具有更高的光催化性能。而且，在催化过程中，金红石型与锐钛矿型的混晶型相当于两种半导体复合，可以产生协同作用，阻碍光生电子和电子空穴的复合。具体的，所述喷雾干燥的进风口温度为170℃～190℃，出风口温度为100℃～110℃，喷雾干燥的速度5mL/min～10mL/min。进、出风口的温度需要利于混合液喷雾雾化后的雾滴中的水分有效挥发，温度过低不利于其挥发，太高亦会有负面作用。考虑到工艺便利性，优选的，所述喷雾干燥的进风口温度为170℃，出风口温度为105℃，喷雾干燥的速度为5mL/min。本专利技术采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供氧化石墨烯溶液；对所述氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，所述石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；向所述石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；将所述混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料，所述光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，所述石墨烯和所述二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。

【技术特征摘要】
1.一种光催化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供氧化石墨烯溶液；对所述氧化石墨烯溶液进行热还原处理，得到石墨烯溶液，所述石墨烯溶液中的石墨烯的浓度为10mg/mL～20mg/mL，石墨烯的含氧量为5w％～10w％；向所述石墨烯溶液中加入水合二氧化钛，并进行均质处理，得到混合液；将所述混合液采用喷雾干燥器进行喷雾干燥，得到光催化材料，所述光催化材料由石墨烯和二氧化钛纳米粒子复合而成，所述石墨烯和所述二氧化钛纳米粒子之间存在空隙。2.根据权利要求1所述的光催化材料，其特征在于，所述热还原处理的温度为300℃～400℃。3.根据权利要求1所述的光催化材料，其特征在于，所述均质处理的压力为120MPa～180MPa，流量为50mL/min～80mL/min。4.根据权利要求1所述的光催化材料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳申珅，刘明，
申请(专利权)人：宁波米瑞科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33