[发明专利]一种氮掺杂还原氧化石墨烯/氮掺杂二氧化钛复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种N-RGO/N-TiO₂复合材料的制备方法，以及由该方法制备得到的N-RGO/N-TiO₂复合材料及其应用。

背景技术

石墨烯具有高的热导率、电导率和良好的机械性能以及大的比表面积，具有重要的应用前景。但大量制备石墨烯非常困难，因此在工业上应用更多的是还原氧化石墨烯（RGO）。RGO的制备过程包括先利用强酸和强氧化剂将石墨转化为石墨烯氧化物（GO），然后再将GO还原为RGO。RGO具有和石墨烯相类似的性质，又可以大量的制备，因此，在锂离子电池、光催化等领域有重要的应用价值。RGO还可以通过氮掺杂进一步提高其性能。

二氧化钛是一种重要的半导体材料，具有光表面活性高、热导性好、光吸收性能好和便于分散等独特的物理化学性质，而且无毒、制造成本低，因此被广泛应用于光催化剂、气体传感器、污水处理、太阳能电池等领域。二氧化钛禁带宽度为3.2eV（锐钛矿型），吸收波长小于388nm，吸收波段局限于紫外光区，这意味着二氧化钛只能利用不到5%的太阳光，而在太阳光中占约45%的可见光却无法利用。掺杂氮元素不仅可以拓展二氧化钛在可见光区的吸收，而且还可以提高其导电性能。目前氮掺杂二氧化钛纳米颗粒的制备方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热等方法。

由于二氧化钛禁带较宽，因此其导电性能较差。由于RGO具有较好的导电性和很高的比表面积，因此RGO与二氧化钛复合后，可以将二氧化钛颗粒表面的光生电子及时导走，有效地防止光生电子和空穴的复合，从而提高光催化效率。

目前已经有氮掺杂RGO的材料的报道，也有氮掺杂二氧化钛的材料的报道，还有二氧化钛/RGO复合材料的报道，但是目前还没有关于氮掺杂RGO/氮掺杂二氧化钛复合材料，即，N-RGO/N-TiO₂复合材料的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮掺杂还原氧化石墨烯/氮掺杂二氧化钛（N-RGO/N-TiO₂）复合材料的制备方法，以及由该方法制备得到的N-RGO/N-TiO₂复合材料及其应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种氮掺杂还原氧化石墨烯/氮掺杂二氧化钛复合材料的制备方法，其中，该方法包括将氧化石墨烯分散液与二氧化钛混合，然后将所得混合物在含有氨气的气氛下进行退火处理。

本发明还提供由上述方法制备的氮掺杂还原氧化石墨烯/氮掺杂二氧化钛复合材料。

本发明还提供由上述方法制备的氮掺杂还原氧化石墨烯/氮掺杂二氧化钛复合材料在光催化降解有机染料中的应用。

本发明提供的方法，工艺简单，便于大规模生产，而且这种氮掺杂还原氧化石墨烯/氮掺杂二氧化钛复合材料比一般的复合材料具有更为优异的光催化性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为实施例1制备的N-RGO/N-TiO₂复合材料的SEM照片；

图2为实施例1制备的N-RGO/N-TiO₂复合材料和对比例1,2制备的样品的XRD谱图；

图3-1为实施例1制备的N-RGO/N-TiO₂复合材料和对比例1,2制备的样品的XPS谱图；图3-2为实施例1制备的N-RGO/N-TiO₂复合材料的N1s的XPS谱图；

图4为实施例1制备的N-RGO/N-TiO₂复合材料和对比例1,2制备的样品的紫外可见漫反射谱图（DRS）；

图5为实施例1制备的N-RGO/N-TiO₂复合材料和对比例1,2制备的样品在可见光条件下对亚甲基蓝的光催化降解曲线。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种N-RGO/N-TiO₂复合材料的制备方法，其中，该方法包括将氧化石墨烯分散液与二氧化钛混合，然后将所得混合物在含有氨气的气氛下进行退火处理。