TiO₂-C@TiO₂-rGO透明自支撑薄膜及其制备方法和应用

TiO₂-C@TiO₂-rGO透明自支撑薄膜及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种TiO2?C@TiO2?rGO透明自支撑薄膜，其原料包括：草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和硅烷偶联剂。本发明还公开了上述TiO2?C@TiO2?rGO透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤：S1、反应溶液制备：将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A；S2、水热反应：将纤维素纸浸渍于S1中得到的溶液A中，进行水热反应，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B；S3、硅烷偶联剂改性；S4、氧化石墨烯静电自组装；S5、碳化。本发明还公开了上述TiO2?C@TiO2?rGO透明自支撑薄膜作为可见光催化剂的应用。
【专利说明】
T i 02-C@T i 02-rG0透明自支撑薄膜及其制备方法和应用
技术领域
[0001 ]本发明涉及光催化技术领域，尤其涉及Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]随着全球工业的发展，环境污染已经变成严重的社会问题。环境的持续恶化推动着研究人员发展新的技术来缓解污染危机。光催化作为一种最有前途的环境净化技术得到了广泛的关注。
[0003]在各种用于光催化应用的半导体材料中，T12因其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点被认为是最受瞩目的绿色光催化剂及污染治理材料。但是，T12具有高的带隙和相对低的量子效率，在应用上受到一定限制，通常通过对T12进行复合或掺杂改性，来增强其对光的响应范围与抑制空穴-电子的复合。
[0004]—些碳质纳米材料，如碳纳米管(CNT)与石墨稀(GR)由于其高效的电子接收能力，被广泛用于促进T12上光生载流子的分离与转移。目前，T12-C材料的制备方法以水热合成与自组装法为主，且合成的材料多为粉末结构，由于粉末回收的问题易导致二次污染。目前通常选用在载体表面形成T12薄膜来解决这个问题。
[0005]与平面结构的载体相比，碳纤维具有高的柔韧性及耐腐蚀性和大的表面积。此外，T12与碳纤维形成的协同效应在很大程度上能够延长光生电子寿命增强其光催化性能。但是，目前大部分的工作是使用碳纤维作为原材料进行T12的负载，两者之间很难达到良好的界面接触。另外，尽管水热过程能够优化T12与碳纤维之间的界面，但获得的T12大部分是金红石相T12,该组分的光催化能力较锐钛矿相T12低，因此限制了 T12-C复合光催化材料的广泛应用。

【发明内容】

[0006]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜及其制备方法和应用，本发明中的T12为锐钛矿相，所制备的薄膜具有较好的透明性，增加了本发明薄膜的空间光线使用率，本发明薄膜纤维具有芯层和壳层两层结构，其中芯层由碳与T12形成的多孔纤维所构成，壳层由Ti02-rG0颗粒层组成，因芯层的多孔结构，在增加材料比表面积的同时与壳层中的T12也形成良好的接触，有助于材料的光催化作用，本发明操作简单，调控方便，在光催化领域具有良好的市场前景。
[0007]本发明提出的一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和硅烷偶联剂。
[0008]优选地，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。
[0009]本发明还提出了上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0010]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A;
[0011]S2、水热反应:将纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，进行水热反应，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B;
[0012]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到硅烷偶联剂溶液中，回流2_6h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料C;
[0013]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于氧化石墨烯水溶液中，静置2_6h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料D;
[0014]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至400-600°C，保温2-4h得到Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜。
[0015]优选地，SI中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为2-3:2_3。
[0016]优选地，SI中，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为I: 80-130。
[0017]优选地，S2中，将纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至130_170°C，进行水热反应5-9h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B。
[0018]优选地，S2中，纤维素纸的厚度为40_50μπι。
[0019]优选地，S2中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:300-400。
[0020]优选地，S3中，硅烷偶联剂溶液中，硅烷偶联剂和溶剂的体积比为1-3:97-99。
[0021 ]优选地，S3中，硅烷偶联剂溶液中的溶剂为甲苯、乙醇或甲醇中的一种。
[0022]优选地，S3中，材料B和硅烷偶联剂溶液的重量体积(g/ml)比为1:400-600。
[0023]优选地，S3中，将S2中得到的材料B加入到硅烷偶联剂溶液中，回流2_6h，取出反应后的材料，用甲苯、乙醇或甲醇中的一种溶剂洗涤，干燥得到材料C。
[0024]优选地，S4中，氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯的浓度为0.5-lmg/ml。
[0025]优选地，S4中，将S3中得到的材料C浸渍于氧化石墨烯水溶液中，静置2_6h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D。
[0026]优选地，S4中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:40-60。
[0027]本发明还提出了上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜作为可见光催化剂的应用。
[0028]优选地，Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜作为可见光催化剂降解亚甲基蓝的应用。
[0029]上述Ti02-C@Ti02-rG0膜的制备方法中，SI中，水热反应是本领域常用技术手段。
[0030]上述Ti02-C@Ti02-rG0膜的制备方法中，S3中，回流是本领域常用技术手段，不规定其回流温度，根据具体操作确定其回流温度。
[0031 ] 上述Ti02-C@Ti02-rG0膜的制备方法中，水均为去离子水。
[0032]氧化石墨烯，简称GO，是石墨烯的氧化物。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。
[0033]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜纤维具有芯层和壳层两层结构，其中，壳层为Ti02-rG0颗粒层，壳层中的T12为球状颗粒，GO覆盖在T12球状颗粒表面，rGO为GO碳化还原后得到;芯层是由T12均匀渗入到纤维素纤维里面，碳化后形成T12-C多孔纤维，C代表碳是由纤维素纤维碳化后获得，纤维素纸由纤维素纤维构成;@表示T12-C在Ti02-rG0里面。
[0034]本发明中的T12为锐钛矿相，所制备的薄膜具有较好的透明性，增加了本发明薄膜的空间光线使用率;本发明选用草酸钛钾、二甘醇、水和纤维素纸进行水热反应，反应生成的T12—部分均匀渗入到纤维素纤维里面，形成T12-纤维素纤维，一部分T12以球的形式均匀负载在该纤维表面;T12-纤维素纤维经碳化后形成T12-C多孔纤维，与通常的以碳纤维作为载体进行T12负载形成的膜不同，本发明并不是以碳纤维为载体进行T12的负载，而是碳与T12形成多孔纤维作为自支撑薄膜纤维的芯层;T12-纤维素纤维表面的球状T12颗粒经硅烷偶联剂改性、氧化石墨烯静电自组装和碳化后构成Ti02-rG0颗粒壳层;T12-C多孔纤维芯层，因其多孔结构，在增加材料比表面积的同时与壳层中的T12也形成良好的接触;壳层紧密包覆在芯层纤维外表面形成Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，可以大大增加本发明的可见光催化能力，使得本发明特别适用于污染物的光催化处理;本发明操作简单，调控方便，在光催化领域具有良好的市场前景。
【附图说明】
[0035]图1为Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的光学照片。
[0036]图2为Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的XRD图谱。
[0037]图3为Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的显微图片。
[0038]图4为Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜纤维表面的显微结构。
[0039]图5为Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜纤维的断面照片。
[0040]图6为Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜可见光降解亚甲基蓝曲线。
【具体实施方式】
[0041 ]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0042]实施例1
[0043]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0044]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0045]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A;
[0046]S2、水热反应:将纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，进行水热反应，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B;
[0047]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三乙氧基硅烷溶液中，回流4h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料C;
[0048]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于氧化石墨烯水溶液中，静置4h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料D;
[0049]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气氛围下，升温至500°C，保温2h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0050]实施例2
[0051 ] 一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三甲氧基硅烷。
[0052]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0053]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为1:3，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为1:80;
[0054]S2、水热反应:将厚度为50μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至130°C，进行水热反应9h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:300;
[0055]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三甲氧基硅烷甲苯溶液中，回流6h，取出反应后的材料，用甲苯洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三甲氧基硅烷甲苯溶液中，3-氨丙基三甲氧基硅烷和甲苯的体积比为1:99，材料B和3-氨丙基三甲氧基硅烧甲苯溶液的重量体积(g/ml)比为1:400;
[0056]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为lmg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置2h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:60;
[0057]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至400°C，保温4h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0058]实施例3
[0059]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0060]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0061]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为3:2，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为1:90;
[0062]S2、水热反应:将厚度为40μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至170°C，进行水热反应5h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:400;
[0063 ] S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，回流2h，取出反应后的材料，用乙醇洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，3-氨丙基三乙氧基硅烷和乙醇的体积比为3:97，材料B和3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液的重量体积(g/ml)比为1:600;
[0064]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置6h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:40;
[0065]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至600°C，保温4h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0066]实施例4
[0067]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三甲氧基硅烷。
[0068]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0069]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为11:14，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为I: 105；
[0070]S2、水热反应:将厚度为48μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至140°C，进行水热反应8h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:330;
[0071]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三甲氧基硅烷甲醇溶液中，回流5h，取出反应后的材料，用甲醇洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三甲氧基硅烷甲醇溶液中，3-氨丙基三甲氧基硅烷和甲醇的体积比为3:197，材料B和3-氨丙基三甲氧基娃烧甲醇溶液的重量体积(g/ml)比为1:450;
[0072]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为0.9mg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置3h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:55;
[0073]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至450°C，保温4h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0074]实施例5
[0075]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0076]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0077]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为14:11，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为1: 130;
[0078]S2、水热反应:将厚度为42μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至160°C，进行水热反应6h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:370;
[0079 ] S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液中，回流3h，取出反应后的材料，用甲苯洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液中，3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯的体积比为I: 39，材料B和3-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液的重量体积(g/ml)比为1:550;
[0080] S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为0.7mg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置5h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:45;
[0081 ] S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至550°C，保温2.5h得到T12-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜。
[0082]实施例6
[0083]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三甲氧基硅烷。
[0084]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0085]S1、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为I: I，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为I: 120；
[0086]S2、水热反应:将厚度为45μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至150°C，进行水热反应7h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:350;
[0087]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，回流4h，取出反应后的材料，用乙醇洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中，3-氨丙基三甲氧基硅烷和乙醇的体积比为1:49，材料B和3-氨丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液的重量体积(g/ml)比为1:500;
[0088]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为0.8mg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置4h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:50;
[0089]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至550°C，保温3h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0090]实施例7
[0091 ] 一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0092]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0093]S1、反应溶液制备:将0.00ImoI草酸钛钾溶于20ml二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为I: I;
[0094]S2、水热反应:将厚度为49μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至150°C，进行水热反应6h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:350;
[0095]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液中，回流4h，取出反应后的材料，用甲苯洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液中，3-氨丙基三乙氧基硅烷和甲苯的体积比为2: 98，材料B和3-氨丙基三乙氧基硅烷甲苯溶液的重量体积(g/ml)比为1:500;
[0096]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置4h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:50;
[0097]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至500°C，保温2h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0098]对实施例7进行检测，得到实施例7的比表面积为136.4m2/g，纤维直径为11_12μπι，可见光辐照3h后84.1 %亚甲基蓝被降解。
[0099]图1为Ti02-C@Ti02-rG0膜的光学照片，由图1可以看出Ti02-C@Ti02-rG0膜具有较好的透明性。
[0100]图2 为Ti02-C@Ti02-rG0 膜的 XRD 图谱，由图2可以看出 Ti02-C@Ti02-rG0 膜中的 T12为锐钛矿相结构。
[0101]图3为Ti02-C@Ti02-rG0膜的显微图片，由图3可以看出Ti02-C@Ti02-rG0膜完整地保持了纤维素纸的微观结构。
[0102]图4为Ti02-C@Ti02-rG0膜纤维表面的显微结构，由图4可以看出rGO纳米片覆盖在T12颗粒表面。
[0103]图5为Ti02-C@Ti02-rG0膜纤维的断面照片，由图5可以看出Ti02-C@Ti02-rG0膜的壳层与芯层接触良好。
[0104]图6为Ti02-C@Ti02-rG0膜可见光降解亚甲基蓝曲线，由图6可以看出T12-COT12-rGO膜具有良好的光催化作用。
[0105]实施例8
[0106]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三乙氧基硅烷。
[0107]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0108]S1、反应溶液制备:将0.00ImoI草酸钛钾溶于20ml二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为3: 2 ；
[0109]S2、水热反应:将厚度为40μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至150°C，进行水热反应5h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:350;
[0110]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，回流3h，取出反应后的材料，用乙醇洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液中，3-氨丙基三乙氧基硅烷和乙醇的体积比为3:97，材料B和3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液的重量体积(g/ml)比为1:500;
[0111]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为lmg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置3h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:50;
[0112]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至500°C，保温2h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0113]对实施例8进行检测，得到实施例8的比表面积为126.8m2/g，纤维直径为11_12μπι，可见光辐照4h后94.2 %亚甲基蓝被降解。
[0114]实施例9
[0115]一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和3-氨丙基三甲氧基硅烷。
[0116]上述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0117]S1、反应溶液制备:将0.00ImoI草酸钛钾溶于20ml二甘醇水溶液中得到溶液A，其中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为2: 3 ；
[0118]S2、水热反应:将厚度为50μπι纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至150°C，进行水热反应9h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B，其中，纤维素纸和溶液A的重量比为1:350;
[0119]S3、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到3-氨丙基三甲氧基硅烷甲醇溶液中，回流6h，取出反应后的材料，用甲醇洗涤，干燥得到材料C，其中，3-氨丙基三甲氧基硅烷甲醇溶液中，3-氨丙基三甲氧基硅烷和甲醇的体积比为1:99，材料B和3-氨丙基三甲氧基硅烷甲醇溶液的重量体积(g/ml)比为1:500;
[0120]S4、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于浓度为0.5mg/ml氧化石墨烯水溶液中，静置5h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D，其中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:50;
[0121]S5、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至500°C，保温2h得到T12-COTi02-rG0透明自支撑薄膜。
[0122]对实施例9进行检测，得到实施例9的比表面积为136.8m2/g，纤维直径为11-12μπι，可见光辐照3h后83.2%的亚甲基蓝被降解。
[0123]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其特征在于，其原料包括:草酸钛钾、二甘醇、纤维素纸、氧化石墨烯和硅烷偶联剂。2.根据权利要求1所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜，其特征在于，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。3.—种如权利要求1或2所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、反应溶液制备:将草酸钛钾溶于二甘醇水溶液中得到溶液A; 52、水热反应:将纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，进行水热反应，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B ； 53、硅烷偶联剂改性:将S2中得到的材料B加入到硅烷偶联剂溶液中，回流2-6h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料C ； 54、氧化石墨烯静电自组装:将S3中得到的材料C浸渍于氧化石墨烯水溶液中，静置2-6h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料D; 55、碳化:将S4中得到的材料D，在氮气气氛下，升温至400-600°C，保温2_411得到1102-03Ti02-rG0透明自支撑薄膜。4.根据权利要求3所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，SI中，二甘醇水溶液中，二甘醇和水的体积比为2-3:2-3。5.根据权利要求3或4所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，SI中，草酸钛钾和二甘醇的摩尔比为1:80-130。6.根据权利要求3-5任一项所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，S2中，将纤维素纸浸渍于SI中得到的溶液A中，升温至130-170°C，进行水热反应5-9h，取出反应后的材料，洗涤，干燥得到材料B。7.根据权利要求3-6任一项所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，S2中，纤维素纸的厚度为40-50μηι;优选地，S2中，纤维素纸和溶液A的重量比为UOO-^Oo8.根据权利要求3-7任一项所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，S3中，硅烷偶联剂溶液中，硅烷偶联剂和溶剂的体积比为1-3:97-99;优选地，S3中，硅烷偶联剂溶液中的溶剂为甲苯、乙醇或甲醇中的一种;优选地，S3中，材料B和硅烷偶联剂溶液的重量体积(g/ml)比为1:400-600;优选地，S3中，将S2中得到的材料B加入到硅烷偶联剂溶液中，回流2_6h，取出反应后的材料，用甲苯、乙醇或甲醇中的一种溶剂洗涤，干燥得到材料C O9.根据权利要求3-8任一项所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜的制备方法，其特征在于，S4中，氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯的浓度为0.5-lmg/ml;优选地，S4中，将S3中得到的材料C浸渍于氧化石墨烯水溶液中，静置2-6h，取出反应后的材料，用水洗涤，干燥得到材料D ；优选地，S4中，材料C和氧化石墨烯水溶液的重量体积(g/ml)比为1:40-60。10.—种如权利要求1或2所述Ti02-C@Ti02-rG0透明自支撑薄膜作为可见光催化剂的应用;优选地，作为可见光催化剂降解亚甲基蓝的应用。
【文档编号】A62D101/28GK105944708SQ201610287541
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】胡路阳, 张善美
【申请人】安徽理工大学