本发明专利技术涉及TiO2-rGO复合光催化剂的可见光光敏化制备方法，包括有以下步骤：1)将商业P25TiO2在高温下进行热处理；2）将氧化石墨烯超声分散于去离子水中形成均匀溶液；3）将罗丹明B溶液和GO溶液混合，形成均匀溶液；4）1gTiO2纳米粒子分散到GO和罗丹明B的混合溶液中，搅拌均匀；5）悬浮液在N2保护下用可见光照射10-300min，得到的产物经洗涤和干燥处理后，即得。本发明专利技术无需加入各种有机外加剂作为还原剂，具有绿色环保、环境友好等优点，同时操作十分简单、设备要求低、易于工业化生产，而且制备的复合光催化剂具有很高的光催化性能，有望产生良好的社会和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及GO的还原和Ti02-rG0复合光催化剂的可见光光敏化制备方法。技术背景当前，全球正面临着能源短缺、环境恶化和气候变暖等问题的严峻挑战，光催化具有光分解水制氢、光降解有机污染物和光还原二氧化碳等功能，因此光催化在解决能源问题、环境问题、温室气体处理等方面有重要的应用前景。然而，以TiO2为代表的传统光催化材料量子产率低，光生电子和空穴容易复合，大大限制了其应用领域。因此，目前面临的难题是如何有效抑制电子-空穴对的快速复合，促进光生电子和空穴的有效分离，从而提高 TiO2的光催化活性。科研人员针对TiO2光催化剂中光生电子-空穴对极易复合的问题做出了一系列的改性措施，如贵金属沉积和半导体耦合等。其中，用具有大比表面积和极好导电性的石墨烯来改性TiO2以增强其光催化性能成为一个重要的研究方向。石墨稀是单层_■维石墨结构，具有大的比表面积，可明显提闻对各种有机物的吸附能力。此外，石墨烯还具有独特的电子性质，如高电子迁移率(250,000 cm2/(V s))，有望在光催化过程中成为光生电子的有效载体。研究结果表明用机械或物理剥离法很难大规模制备石墨烯，而溶液化学法可大规模制备分散性良好的G0。但由于化学法使用了大量的强氧化剂，使GO表面产生了大量的含氧官能团，导致其导电性明显降低。如何把导电性能差的GO转变为高导电性的rGO成为当前国际研究领域中的重要课题之一。最近，许多学者利用各种还原方法，如化学还原法——使用某些还原剂(水合肼、硼氢化钠、柠檬酸 钠和抗坏血酸等)和其他辅助手段等，能有效地把GO还原为rGO，以提高其导电性。然而，上述还原剂大都是有毒有害的，会对环境造成污染。因而，探索温和、绿色、环境友好的GO还原方法成为当前的研究热点之一。据我们所知，目前还没有发现在无需还原剂的条件下，通过染料光敏化原理来制备rGO和Ti02-rG0复合光催化剂的研究报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术，提出一种在无需任何外加剂作为还原剂的情况下，以染料罗丹明B为光敏化剂通过可见光光照制备Ti02-rG0高活性光催化剂的合成方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是Ti02-rG0复合光催化剂的可见光光敏化制备方法，其特征在于包括有以下步骤1)将商业P25TiO2在100-750°C热处理O. 5-5 h，得到热处理的TiO2纳米粒子；2)将氧化石墨烯(GO)超声分散于去离子水中形成均匀溶液，其中氧化石墨烯的浓度为 O.001-2 wt% ；3)将2.5 mL浓度为1-50 mg/L罗丹明B溶液和步骤2)得到的10 mL氧化石墨烯溶液混合，形成均匀溶液；4)把步骤I)经热处理的Ig TiO2纳米粒子分散到步骤3)得到的氧化石墨烯和罗丹明B的均匀溶液中，搅拌均匀得到悬浮液；5)把步骤4)制备的悬浮液在N2保护下用可见光照射10-300 min，得到的产物经去离 子水洗涤3次后，于30-120°C真空干燥1-12 h，即得到Ti02_rG0复合光催化剂。按上述方案，步骤I) TiO2的热处理温度为350_600°C。按上述方案，步骤I)的TiO2热处理时间为1-3 h。按上述方案，步骤2)氧化石墨烯的浓度为O. 01-0. 5 wt%。按上述方案，步骤3)罗丹明B的浓度为5-20 mg/L。按上述方案，步骤5)悬浮液的可见光照射时间为30-100 min。按上述方案，步骤5) TiO2TGO复合光催化剂的干燥温度为50_80°C。按上述方案，步骤5)Ti02_rG0复合光催化剂的干燥时间为4-8 h。本专利技术提出了一种在氮气条件(或无氧)下以罗丹明B为光敏化剂，通过染料光 敏化原理制备高活性TiO2- rGO复合光催化剂的合成方法。该方法合成Ti02-rG0复合光催 化剂的基本原理是由于GO和热处理后的TiO2都具有极好的未水性，使TiO2纳米粒子易于 分散到GO溶液中形成均匀悬浮液；在可见光照射下，激发态染料分子中的电子通过TiO2导 带注入到G0，使GO还原为rGO ;同时，rGO与TiO2纳米粒子有效耦合形成Ti02_rG0复合光 催化剂。rGO的高导电率和大比表面积促进了 TiO2光生电子与空穴的有效分离，从而大大 地提高了 TiO2的光催化性能。本专利技术有益效果在于目前已有利用化学还原法合成Ti02-rG0复合光催化剂的报 道，但是还没有发现利用染料光敏化还原法这种环境友好且绿色的方法制备Ti02-rG0复合 光催化剂的报道。本专利技术以染料罗丹明B为光敏化剂，在无需任何还原剂的情况下通过光 敏化原理制备Ti02-rG0复合光催化剂。该合成方法不仅操作简单、而且无需加入各种还原 剂等；同时整个反应过程仅需烧杯等普通的玻璃仪器，设备要求低，无需昂贵的各种加工合 成设备和高温高压等反应装置，具有易于大批量合成等优点；制备的光催化材料具有高的 可见光光催化性能，有望产生良好的社会和经济效益。附图说明图1为实施例1中Ti02-rG0复合光催化剂的合成原理示意图；图2为实施例1中Ti02-rG0复合光催化剂在合成过程中样品的光学变化图； 图 3 为实施例1 中(a) TiO2; (b)Ti02-rG0(5 wt%)的 XRD 图；图4为实施例1中(a) G0; 图5为实施例1中(a) G0; 图6为实施例1中(a) TiO2 图7为实施例1中(a) G0;(b)Ti02; (c)Ti02-rG0(5 wt%)的 FESEM 图； (b)Ti02; (c)Ti02-rG0(5 wt%)的 FTIR 图；;(b) GO; (c) TiO2-rGO (5 wt%)的 Raman 图； (b)Ti02-rG0(5 wt%)的 XPS Cls 图；图8为实施例1中TiO2及Ti02-rG0复合光催化剂降解甲基橙的速率常数左； 图9为实施例1中Ti02-rG0复合光催化剂的光催化机理图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本专利技术的 限制。实施例1 :Ti02-rG0复合光催化剂的制备过程如下(1)将I g商业P25 TiO2经过550°C热处理 2 h ；(2)将GO超声分散溶于去离子水中形成均匀溶液，其中GO的浓度为O. 05 wt% ； (3)将 2. 5 mL 10 mg/L罗丹明B溶液与10 mL GO溶液混合均匀；(4)把I g热处理后的TiO2纳 米粒子分散到上述得到的GO和罗丹明B混合溶液中，搅拌形成均匀悬浮液；(5)将上述制 备的悬浮液在N2保护气下用300 W氙灯可见光照射60 min; (6)得到的产物经去离子水洗 涤3次后，于60°C干燥6 h，即得到Ti02-rG0复合光催化剂。图1是染料光敏化法合成Ti02-rG0复合光催化剂的合成原理示意图。在可见光照 射下，激发态染料分子吸收可见光，产生的激发态电子通过TiO2导带注入到GO表面，使GO 还原为rGO ;同时,rGO与TiO2纳米粒子具有很好的亲水性,易于相互I禹合，形成TiO2-rGO复 合光催化剂。图2为Ti02-rG0复合光催化剂在合成过程中样品的光学变化图。众所周知， 由于GO含有很多含氧官能团，如-0H，C=O, C-O-C和-COOH等，所以它可以很好地分本文档来自技高网...
【技术保护点】
TiO2?rGO复合光催化剂的可见光光敏化制备方法，其特征在于包括有以下步骤：1）将商业P25?TiO2在100?750℃热处理0.5?5?h，得到热处理的TiO2纳米粒子；2）将氧化石墨烯超声分散于去离子水中形成均匀溶液，其中氧化石墨烯的浓度为0.001?2?wt%；3）将2.5?mL浓度为1?50?mg/L罗丹明B溶液和步骤2)得到的10?mL?氧化石墨烯溶液混合，形成均匀溶液；4）把步骤1)经热处理的1?g?TiO2纳米粒子分散到步骤3)得到的氧化石墨烯和罗丹明B的均匀溶液中，搅拌均匀得到悬浮液；5）把步骤4)制备的悬浮液在N2保护下用可见光照射10?300?min，得到的产物经去离子水洗涤3次后，于30?120℃真空干燥1?12?h，即得到TiO2?rGO复合光催化剂。
【技术特征摘要】
1.TiO2TGO复合光催化剂的可见光光敏化制备方法，其特征在于包括有以下步骤1)将商业P25TiO2在100-750°C热处理0. 5-5 h，得到热处理的TiO2纳米粒子；2)将氧化石墨烯超声分散于去离子水中形成均匀溶液，其中氧化石墨烯的浓度为0.001-2 wt% ；3)将2.5 mL浓度为1-50 mg/L罗丹明B溶液和步骤2)得到的10 mL氧化石墨烯溶液混合，形成均匀溶液；4)把步骤1)经热处理的1g TiO2纳米粒子分散到步骤3)得到的氧化石墨烯和罗丹明B的均匀溶液中，搅拌均匀得到悬浮液；5)把步骤4)制备的悬浮液在N2保护下用可见光照射10-300min，得到的产物经去离子水洗涤3次后，于30-120°C真空干燥1-12 h，即得到Ti02_rG0复合光催化剂。2.根据权利要求1所述的Ti02-rG0复合光催化剂的可见光光敏化制备方法，其特征在于步骤1) TiO2的热处理温度为350-600°C。3.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：余火根，王苹，王进，明廷森，余家国，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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