一種二氧化鈦-氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及化學(xué)和光催化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，首先分別配制二氧化鈦和氧化石墨烯的水溶液，再將水溶液混合，溶入聚氧化乙烯，作為助紡劑，通過經(jīng)典紡絲過程，獲得二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物。本發(fā)明提供的一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，通過靜電紡絲技術(shù)，將二氧化鈦/氧化石墨烯加工成納米纖維結(jié)構(gòu)，在保證了其不發(fā)生團聚的情況下，又增加了其催化效率。
【專利說明】一種二氧化鈦-氧化石墨稀復(fù)合物的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)和光催化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合 物的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光催化技術(shù)在廢水處理、氣體凈化、殺菌、自潔材料、染料敏化太陽能電池、化妝 品、氣體傳感器等許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，用于光催化劑的多為N型半導(dǎo)體，其中 二氧化鈦因其具有無毒、催化活性高、氧化能力強、穩(wěn)定性好、廉價易得等優(yōu)點，是目前最常 用的光催化劑。二氧化鈦有三種晶型：銳鈦礦、金紅石和板鈦礦，以往的研究報道通常認為 銳鈦礦型的活性最高。
[0003] 二氧化鈦是一種重要的無機材料制備原料，其顆粒尺寸在lnm-100 μ m之間，納米 二氧化鈦由于其自身尺度達到納米級別，因而比表面積大，表面能高，表面原子所占比例 大，因此產(chǎn)生的許多納米材料所共有的特別性質(zhì)。以及其特有的三大效應(yīng)：表面效應(yīng)、小尺 寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。宏觀上面表現(xiàn)出特殊的光學(xué)性質(zhì)熱學(xué)性質(zhì)，磁學(xué)性質(zhì)，力學(xué)性 質(zhì)。納米二氧化鈦因其自身的特殊性質(zhì)在制造染料敏化太陽能電池和量子點太陽能電池等 新一代太陽能如扮演電子傳遞載體的重要角色，是下一代太陽能電池制作的重要材料和組 成部分。
[0004] 石墨烯最大的特性是電子在其中的運動速度可以達到光速的1/300,遠遠超過了 電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子，或更準(zhǔn)確地應(yīng)稱為"載荷子"的性 質(zhì)和相對論性的中微子非常相似。
[0005] 目前，二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物主要是以球形的形式存在，容易發(fā)生團聚， 比表面積小,催化效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種二氧化 鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，通過靜電紡絲技術(shù)，將二氧化鈦/氧化石墨烯加工成納 米纖維結(jié)構(gòu)，在保證了其不發(fā)生團聚的情況下，又增加了其催化效率。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物 的制備方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1)溶液的配制：將二氧化鈦粉末溶解在水中，攪拌，配制成質(zhì)量分數(shù)為 0· 5-lwt%的二氧化鈦水溶液，
[0009] 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，攪拌，配制成質(zhì)量分數(shù)為0. 5-lwt %的氧化石墨烯 水溶液，
[0010] 步驟2)電紡絲液的配制：將步驟1)中的二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以 質(zhì)量比為1-9 : 9-1的比例混合，充分攪拌，邊攪拌邊向溶液中加入聚氧化乙烯粉末，得到 均一的溶液，所述聚氧化乙烯粉末的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的4-8wt%，
[0011] 步驟3)靜電紡絲：將步驟2)中配制的均一溶液加入到溶液供給裝置中，設(shè)置紡絲 電壓10?18kV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離8?16cm，流速控制0.6?lml/h，啟動 裝置進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。
[0012] 作為優(yōu)選，所述二氧化鈦為銳鈦型二氧化鈦。
[0013] 作為優(yōu)選，所述步驟1)中配制二氧化鈦水溶液的攪拌速度大于或等于10000轉(zhuǎn)/ 分鐘。
[0014] 作為優(yōu)選，所述步驟1)中配制氧化石墨烯水溶液的攪拌速度大于或等于10000轉(zhuǎn) /分鐘。
[0015] 作為優(yōu)選，所述聚氧化乙烯的分子量為100000-1000000。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方 法，通過靜電紡絲技術(shù)，將二氧化鈦/氧化石墨烯加工成納米纖維結(jié)構(gòu)，在保證了其不發(fā)生 團聚的情況下，又增加了其催化效率。

【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實施例，進一步對本發(fā)明進行闡述，應(yīng)理解，引用實施例僅用于說明 本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0018] 實施例1
[0019] 一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
[0020] 將銳鈦型二氧化鈦粉末溶解在水中，在10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì) 量分數(shù)為0. 5wt %的二氧化鈦均一水溶液，
[0021] 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，在10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì)量分 數(shù)為lwt%的氧化石墨烯均一水溶液，
[0022] 二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以質(zhì)量比為1 : 9的比例混合，充分攪拌，邊 攪拌邊向溶液中加入分子量為100000聚氧化乙烯粉末，得到均一的溶液，聚氧化乙烯粉末 的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的4wt%，
[0023] 將得到的二氧化鈦/氧化石墨烯/聚氧化乙烯的混合溶液加入到溶液供給裝置 中，設(shè)置紡絲電壓10kV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離16cm，流速控制lml/h，啟動裝 置進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。
[0024] 實施例2
[0025] -種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
[0026] 將銳鈦型二氧化鈦粉末溶解在水中，在10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì) 量分數(shù)為lwt %的二氧化鈦均一水溶液，
[0027] 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，在10000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì)量分 數(shù)為0. 5wt%的氧化石墨烯均一水溶液，
[0028] 二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以質(zhì)量比為9 : 1的比例混合，充分攪拌，邊 攪拌邊向溶液中加入分子量為1000000聚氧化乙烯粉末，得到均一的溶液，聚氧化乙烯粉 末的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的8wt%,
[0029] 將得到的二氧化鈦/氧化石墨烯/聚氧化乙烯的混合溶液加入到溶液供給裝置 中，設(shè)置紡絲電壓18kV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離8cm，流速控制0. 6ml/h，啟動裝 置進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。 [0030] 實施例3
[0031] 一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
[0032] 將銳鈦型二氧化鈦粉末溶解在水中，在12000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì) 量分數(shù)為〇. 6wt %的二氧化鈦均一水溶液，
[0033] 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，在12000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì)量分 數(shù)為lwt%的氧化石墨烯均一水溶液，
[0034] 二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以質(zhì)量比為7 : 3的比例混合，充分攪拌，邊 攪拌邊向溶液中加入分子量為800000聚氧化乙烯粉末，得到均一的溶液，聚氧化乙烯粉 末的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的5wt%,
[0035] 將得到的二氧化鈦/氧化石墨烯/聚氧化乙烯的混合溶液加入到溶液供給裝置 中，設(shè)置紡絲電壓12kV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離20cm，流速控制lml/h，啟動裝 置進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。
[0036] 實施例4
[0037] -種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
[0038] 將銳鈦型二氧化鈦粉末溶解在水中，在20000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì) 量分數(shù)為〇. 7wt %的二氧化鈦均一水溶液，
[0039] 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，在20000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì)量分 數(shù)為0. 8wt%的氧化石墨烯均一水溶液，
[0040] 二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以質(zhì)量比為5 : 5的比例混合，充分攪拌，邊 攪拌邊向溶液中加入分子量為100000聚氧化乙烯粉末，得到均一的溶液，聚氧化乙烯粉末 的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的4wt%，
[0041] 將得到的二氧化鈦/氧化石墨烯/聚氧化乙烯的混合溶液加入到溶液供給裝置 中，設(shè)置紡絲電壓16kv，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離8cm，流速控制0. 7ml/h，啟動裝 置進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。
[0042] 實施例5
[0043] -種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，包括以下步驟：
[0044] 將銳鈦型二氧化鈦粉末溶解在水中，在22000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì) 量分數(shù)為〇. 9wt %的二氧化鈦均一水溶液，
[0045] 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，在22000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下充分攪拌，得到質(zhì)量 分數(shù)為0. 5wt%的氧化石墨烯均一水溶液，
[0046] 二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以質(zhì)量比為4 : 6的比例混合，充分攪拌，邊 攪拌邊向溶液中加入分子量為600000聚氧化乙烯粉末，得到均一的溶液，聚氧化乙烯粉末 的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的7wt%，
[0047] 將得到的二氧化鈦/氧化石墨烯/聚氧化乙烯的混合溶液加入到溶液供給裝置 中，設(shè)置紡絲電壓115kV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離15cm，流速控制0. 9ml/h，啟動 裝置進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。 [〇〇48] 以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完 全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)
【權(quán)利要求】
1. 一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1)溶液的配制：將二氧化鈦粉末溶解在水中，攪拌，配制成質(zhì)量分數(shù)為0. 5-lwt% 的二氧化鈦水溶液， 將氧化石墨烯粉末溶解在水中，攪拌，配制成質(zhì)量分數(shù)為〇. 5-lwt %的氧化石墨烯水溶 液， 步驟2)電紡絲液的配制：將步驟1)中的二氧化鈦水溶液和氧化石墨烯水溶液以質(zhì)量 比為1-9 : 9-1的比例混合，充分攪拌，邊攪拌邊向溶液中加入聚氧化乙烯粉末，得到均一 的溶液，所述聚氧化乙烯粉末的質(zhì)量為混合溶液質(zhì)量的4-8wt %, 步驟3)靜電紡絲：將步驟2)中配制的均一溶液加入到溶液供給裝置中，設(shè)置紡絲電壓 10?18kV，紡絲口與接收裝置之間的紡絲距離8?16cm，流速控制0.6?lml/h，啟動裝置 進行進行靜電紡絲，接收裝置上收集到二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的納米纖維膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于： 所述二氧化鈦為銳鈦型二氧化鈦。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于： 所述步驟1)中配制二氧化鈦水溶液的攪拌速度大于或等于10000轉(zhuǎn)/分鐘。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于： 所述步驟1)中配制氧化石墨烯水溶液的攪拌速度大于或等于10000轉(zhuǎn)/分鐘。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種二氧化鈦/氧化石墨烯復(fù)合物的制備方法，其特征在于： 所述聚氧化乙烯的分子量為100000-1000000。
【文檔編號】B01J21/06GK104056609SQ201410253883
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月9日
【發(fā)明者】徐靖 申請人:張家港貿(mào)安貿(mào)易有限公司