[发明专利]一种石墨烯复合纳米材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述复合纳米材料为TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯材料，所述材料的制备方法具体包括如下步骤：

(1)硼氮共掺杂石墨烯的制备：称取10～20g氧化石墨烯，加入20～40mL的去离子水，超声分散得到氧化石墨烯分散液，然后在不断的搅拌下，往上述分散液中加入0.5～1.5g硼氢化钠以及1～3g尿素，并将得到的混合液转移到水热反应釜中于150～200℃反应12-18h，得沉淀物，洗涤、干燥即得硼氮共掺杂石墨烯；

(2)TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯材料的制备：取3-5g十六胺加入到1～2mL氯化钾水溶液和120-240mL无水乙醇中，超声，然后缓慢加入5-10mL钛酸异丙酯反应15-20小时，过滤、洗涤、干燥获得TiO₂前驱体；然后取步骤(1)中硼氮共掺杂石墨烯10～20g并加入60-100mL的乙醇，超声约1h形成分散液，之后将上述TiO₂前驱体与所得的分散液同时加入到反应釜中，于120-200℃反应6-12h，最后离心、洗涤干燥、焙烧即得所述TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯材料，

所述氧化石墨烯的制备方法为：将2～4g石墨粉加入到含有2～4g硝酸钠和40～80mL浓硫酸的冰水浴中，然后磁性搅拌约30min，在搅拌作用下，加入6～12g高锰酸钾，并于室温环境下搅拌约1h,之后向上述溶液中加入180～240mL去离子水，于90～95℃回流15～30min，冷却至室温后用去离子水稀释，并加入30mLH₂O₂，此时溶液变为黄褐色，将得到的溶液抽滤，并用去离子水洗涤至中性，最后将产品于60℃真空烘箱中烘干即得氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述浓硫酸的质量浓度为98％，所述H₂O₂的质量浓度为30％。

3.根据权利要求1-2任一项所述复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应是在均相反应器中进行。

4.根据权利要求3所述复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述氯化钾的浓度为0.05-0.15mol/L。

5.根据权利要求4所述复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧是在350-450℃下焙烧3-5h。

6.根据权利要求1-5任一项所述复合纳米材料的制备方法所制备得到的TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯复合纳米材料。

7.一种权利要求6所述TiO₂/硼氮共掺杂石墨烯复合纳米材料的应用，其特征在于，所述材料应用于光催化降解污染物或光解水制氢领域。