[发明专利]一种高效降解甲醛的纳米二氧化钛-石墨烯复合光触媒及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效降解甲醛的纳米二氧化钛‑石墨烯复合光触媒及其制备方法，属于纳米材料领域和光催化领域。本发明以硫酸钛(Ti(SO₄)₂)、氢氧化钠(NaOH)作为原料，通过逐步共沉淀方法，制备得到尺寸为10nm左右的二氧化钛纳米颗粒，复合纳米石墨烯，并调节二氧化钛、石墨烯与辅料比例、充分混合、定量浓度，形成一种纳米二氧化钛‑石墨烯复合光触媒。该光触媒光催化活性高，表现出优异的空气净化、光催化降解甲醛能力。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域和光催化材料技术领域，具体涉及一种高效降解甲醛的纳米二氧化钛-石墨烯复合光触媒及其制备方法。

背景技术

随着社会发展和人类生活水平的提高，环境污染越来越为人们所关注。世界卫生组织(WHO)调查结果指出，世界上30％的新装修建筑物中发现有害气体，这些有毒室内空气已经导致全球性的人口发病率和死亡率增加，室内空气污染也因此被列入危害公众健康的五种环境因素之一。

甲醛是一种具有较强挥发性的有机物，具有较高的毒性，是室内密闭环境中的主要空气污染物之一，主要来源于木质材料、地板材料、涂料等。甲醛有刺激性气味，低浓度即可嗅到，人对甲醛的嗅觉阈通常是0.06～0.07mg/m³。甲醛已被世界卫生组织列为致畸、致癌性物质，对眼、呼吸道、皮肤有强烈的刺激作用，能与蛋白质中的氨基酸结合，使蛋白质变性，甲醛与空气中的离子性氯化物反应可生成致癌物质－－二氯甲醛醚。甲醛长期接触甲醛的人，可引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症，尤其对新生儿、幼儿、老年人毒害作用更大。

甲醛价格低廉，具有良好的化学反应活性，故广泛用于工业生产之中。甲醛主要在工业合成脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等过程中作粘合剂。因此，凡大量使用粘合剂的环节，总会有甲醛的使用及释放。常见的甲醛清除方法有物理吸附法、生物法、臭氧氧化法、植物降解法和催化氧化法等，相比之下，臭氧氧化法容易引起二次污染，物理吸附法去除效果有限。

光催化技术因其操作简单、条件温和以及低能耗、不产生二次污染等突出特点成为目前最具应用前景的空气净化技术，其中纳米二氧化钛半导体以其良好的化学稳定性、耐腐蚀、高活性、廉价、无毒、无二次污染等优点成为众多光催化剂的研究热点。但二氧化钛的带隙较宽，仅能吸收利用少量紫外光，从而使其应用前景收到限制。

发明专利(申请号201010240649)和发明专利(200910303193)中提出了采用钛酸四丁酯为钛源，采用溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛，但反应条件复杂，增加了生产制备工艺难度，所产生的废弃物较难处理，难以实现工业化生产。发明专利(申请号201210262371)则提供了在溶剂热体系中通过加入油胺作为表面活性剂，制备出粒径为10nm左右的二氧化钛颗粒。但整个过程原料繁多，工艺复杂，成本较高。

本发明主要以硫酸钛与氢氧化钠作为原料，通过逐步共沉淀方法制备尺寸在10nm左右的二氧化钛纳米颗粒，原料少，操作流程简单。通过纳米二氧化钛与石墨烯的复合，增加了对可见光的吸收能力，能够提高活性成分对自然光的利用率。在辅料中包含渗透剂与贵金属Ag⁺，可以显著增强光触媒与木质材料的附着结合能力，并提高杀菌效果。

发明内容

本发明主要提出了一种高效降解甲醛的纳米二氧化钛-石墨烯复合光触媒及其制备方法。该方法操作简单、成本低，适合大规模生产。所生产的纳米二氧化钛-石墨烯复合光触媒对于室内空气污染物(甲醛)具有高催化降解活性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高效降解甲醛的纳米二氧化钛-石墨烯复合光触媒，其主要包含活性材料、辅料和去离子水，其中主要活性材料为纳米二氧化钛-石墨烯复合材料。

一种高效降解甲醛的纳米二氧化钛-石墨烯复合光触媒的制备方法，具体步骤如下：