[发明专利]铁酸铋负载石墨烯复合材料的制备及应用

说明书

本发明公开了铁酸铋负载石墨烯复合材料的制备及应用；其制备方法的具体包括以下步骤：将铁酸铋加入至改性石墨烯溶液中超声处理，得到悬浊液；在上述悬浊液中加入碱液，并不断搅拌，加热过程中温度低于37℃；其中改性石墨烯由松萝酸对氧化石墨烯改性制备得到。制备得到的铁酸铋负载石墨烯复合材料具有优良的光催化降解性能，同时降解稳定性高且具有一定的抑菌性，也能促使废水中的pH、COD值以及色度明显降低，其在工业废水与废气中具有较好的应用。

技术领域

本发明属于可见光催化领域，具体涉及一种铁酸铋负载石墨烯复合材料的制备及应用。

背景技术

中国的经济发展一直保持着强劲的势头，煤炭、火力发电、冶金、有色金属、水泥、建材、造纸、石化、化工等高耗能、高污染行业是支持中国经济高速度增长的主要动力。然而，这种以牺牲资源和环境为代价的粗放型经济发展模式，造成了当今社会巨大的环境和资源问题。中国经济若想保持长期稳定的发展，必须要建立与经济发展相适应、无害环境的能源供应体系和消费模式。工业对环境的污染主要体现在工业污水和工业废气的过度排放对大气、水和土壤生态环境造成的污染。如果能够控制工业污染的排放程度，使得排放量小于环境自我调节的最大承受量，那么就可以达到工业和环境的友好和谐发展。这就要求工业方面要提高资源利用效率、优化污染处理技术，以及研发新型环保材料。

铁酸铋是一种新型光催化材料，带宽度很小，在可见光下有很好的催化性能和光解水能力，和窄带半导体相比，铁酸铋在进行光催化时可保证更加稳定的晶体结构，令铁酸铋变成很有希望的新型光催化材料。把铁酸铋负载石墨烯，得到复合材料，将其应用于光催化降解中，取得了很好的效果。

现有技术如授权公告号CN 102626634 A公开了一种铁酸铋-石墨烯复合磁性可见光催化剂、制备方法及应用。制得的催化剂中铁酸铋的质量分数为60％～95％，石墨烯的质量分数为5％～40％。该催化剂制备过程一步完成氧化石墨的还原和铁酸铋与石墨烯的复合，所得催化剂磁性较强且具有良好的可见光响应，将所得催化剂用于可见光催化处理亚甲基蓝溶液，取得了较好的降解效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的光催化降解性能，同时降解稳定性高且具有一定的抑菌性，也能促使废水中的pH、COD值以及色度明显降低的铁酸铋负载石墨烯复合材料。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种改性石墨烯，其由松萝酸对氧化石墨烯改性制备得到。

本发明采用松萝酸对氧化石墨烯进行改性得到改性石墨烯；由于石墨烯具有高度共轭体系，松萝松萝酸能够与石墨烯产生较强的π-π相互作用，阻止石墨稀片层的相互吸引、聚沉，起到了稳定石墨烯的作用，进一步提高其在有机溶剂中的分散作用，使其具有良好的分散性，同时松萝酸的引入没有破坏石墨烯的本体结构以及石墨烯优良的物理化学性能，使其易与其他物质复合得到性能优异的复合材料。

优选地，松萝酸与氧化石墨烯的质量比为1.5～10:1。

优选地，改性石墨烯的制备方法：

按重量份计，将4～9份石墨粉与1～5份硝酸钠添加至烧杯中，再添加浓硫酸，使石墨粉的浓度为0.02～0.05g/mL，把烧杯放在冰浴中，继续添加15～30份高锰酸钾，经搅拌让温度保持在25℃，2～6min后在20～30℃水浴中加热20～30min。向烧杯中添加去离子水，当温度升至75～90℃，将其置于室温环境下5～10min，在温度下降低至45～60℃后，在此温度下保持4～8min，随后添加至70～150份常温双氧水，停止反应，抽滤，洗涤，烘干，得到氧化石墨烯。

将松萝酸与上述氧化石墨烯按质量比为1.5～10:1置于去离子水中，超声0.5～2.5h，以1500～3000r/min的速率离心5～10min，取上层清液，得到改性石墨烯溶液。

本发明还公开了松萝酸在提高石墨烯分散性中的用途。