[发明专利]一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂

说明书

本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种降解有机污染物的石墨烯基复合催化剂、制备方法及其在环境领域中的应用。本发明以石墨烯为载体，利用其表面积大，表面活性高的特点，在其表面原位负载锐钛型纳米二氧化钛，制备一种降解有机污染物的石墨烯基复合催化剂。该纳米复合催化剂具有结构稳定性高，易回收，催化活性好等优点，在降解水体中有害物质领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于环境科学技术领域，具体涉及一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂及其制备方法。

背景技术

能源与环境是当今世界的两大热点问题。生活中的水体污染、空气污染等时刻都在威胁人们的健康，水体中的有害有机物，家具和涂料中释放的醛类、酚类、醇类等有害物质对人们健康的伤害受到高度重视。如何减少污染，保护环境成为全世界共同关注的问题，具有降解有害有机物的高效光催化剂及其制备方法成为环境科学技术领域研究的热点。锐钛型纳米二氧化钛以其出色的生物相容性，安全无毒和突出的光催化性能而受到众多关注。但是不足之处在于锐钛型纳米二氧化钛的粒径太小，在使用过程中容易发生团聚现象，同时，锐钛型纳米二氧化钛的有效回收极为困难。

本发明针对现有锐钛型纳米二氧化钛及其复合产物使用过程中存在的不足，创造性的提出了降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂。该方法着眼于提高锐钛型纳米二氧化钛的催化性能和使用效率，同时大幅度提高纳米复合催化剂的回收率。由于本方法所制备的石墨烯的独特的大比表面积，可以使得锐钛型纳米二氧化钛更易在其表面原位生长，有效解决了由于锐钛型纳米二氧化钛粒径太小而引起的团聚，提高了锐钛型纳米二氧化钛的催化性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂及其制备方法，获得催化性能优越，便于回收利用的一种新型纳米复合光催化剂，解决现有锐钛型纳米二氧化钛或者锐钛型纳米二氧化钛复合催化剂催化效果不理想且难于回收的问题，同时有效降低纳米二氧化钛的使用量，提高催化剂的使用效率，降低有机污染物的治理成本。本发明提出一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂及其制备方法，其具体步骤为：A.将石墨烯粉体均匀分散在Ti(SO₄)₂水溶液中；B.向上述体系中逐滴加入85wt％的乙二胺，调节体系的pH值在7.0到8.0范围内；C.室温下高速搅拌1～5小时后，将分散体系抽滤、洗涤多次，将沉淀在90-100℃下烘干；D.烘干后的粉体氮气保护下300℃煅烧2小时，获得一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂。

本发明中的一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂，石墨烯和二氧化钛纳米粉体的质量比为1:1～1:100。

本发明中的Ti(SO₄)₂水溶液浓度为0.1～1mol/L。

本发明使用的石墨烯来自市售产品，要求产品的比表面积大于1000m²/g，纯度不小于95％。

本发明具有如下优点：

1、本发明提出在石墨烯的表面通过原位生长负载锐钛型纳米二氧化钛。大幅度的提高了锐钛型纳米二氧化钛的催化性能，石墨烯/锐钛型纳米二氧化钛纳米复合催化剂的催化性能相较于纯锐钛型纳米二氧化钛催化剂催化效率可以提高150％以上，在达到同等催化效果的前提下，催化剂用量可以节约33.33％以上，具备很强的工业可行性。

2.本发明制备的新型纳米复合催化剂中，作为载体的是大比表面积的石墨烯，使复合催化剂更易于回收再利用，催化剂的回收率高达95％以上。

3.本发明制备的一种降解水体中有机污染物的石墨烯基复合催化剂所使用的石墨烯粉体及锐钛型纳米二氧化钛均安全无性，且具有良好的物理化学性质，不会造成环境污染。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。