本发明专利技术属于复合催化材料的制备领域，具体涉及一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂及其制备方法。具体步骤为：1）制备一定溶度的氧化石墨烯水溶液；2）将一定量氧化石墨烯水溶液添加到可溶性铜盐和可溶性磷酸盐反应体系中；3）调节pH值；4）将上述悬浮液放置在反应釜中100~140℃反应6-12h，冷却、离心、洗涤后干燥得石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂。复合催化剂中石墨烯纳米片与羟基磷酸铜的质量比为0.2～6%︰99.8～94%，其中最优比为2%︰98%。该复合催化剂在模拟太阳光下具有良好的催化性能，可应用于工业废水的水处理领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及属于复合催化材料的制备领域，具体涉及。 技术背景 当前，日益严重的环境污染问题已得到人们的高度重视，其中水污染问题更是亟待得到预防和治理。但随着水污染物质的多样性和复杂性，传统的水处理方法已经不能满足人们的要求。光催化凭借自身操作简单、低能耗、反应条件温和、无二次污染等优点，已成为废水处理的新技术，具有广阔的发展前景。羟基磷酸铜(Cu2 (OH) PO4)是一种新型光催化齐U，在紫外-可见甚至红外区域下都具有较好的催化活性，是一种具有良好应用前景的新型活性光催化剂。然而，现有方法制备的羟基磷酸铜还存在两方面的问题:1)制备的羟基磷酸铜粒径比较大，主要是微米级以上；2)在没有电子捕获剂过氧化氢的辅助下，羟基磷酸铜的催化降解污染物性能还较弱。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有方法存在的问题，从减小催化剂粒径、增大其比表面积和加快其电子-空穴分离等方面提供。 我们通过一锅法原位合成了石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，发现羟基磷酸铜的粒径减小并且所掺入的石墨烯纳米片能显著提高羟基磷酸铜的光催化降解有机污染物性倉泛。 本专利技术以氧化石墨烯，可溶性铜盐、可溶性磷酸盐为原料制备了石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂。 一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，它包括:石墨烯纳米片和羟基磷酸铜；其特征在于:各成份所占质量比为:石墨烯纳米片0.2飞％，羟基磷酸铜99.8、4 %;所述石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂中石墨烯纳米片附着在羟基磷酸铜的表面或连接在羟基磷酸铜间；石墨烯纳米片的厚度为0.37飞nm，结构为单层或多层；羟基磷酸铜呈棒状，长度为200?500 nm。 —种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂的制备方法，其步骤如下:(1)量取一定量的氧化石墨烯，放入烧杯中，加入一定量的纯水，用保鲜膜封口，超声分散处理12?24 h，然后在磁力搅拌器上进行12?24 h的搅拌处理；(2)待处理好后，进行离心分离处理，取上清液，标定好氧化石墨烯浓度后待用；(3)称取一定量的可溶性铜盐，在水中完全溶解后，搅拌下加入一定量的可溶性磷酸盐，搅拌3(T60 min后加入一定量的氧化石墨烯水溶液；(4)继续搅拌1lOmin后用氢氧化钠调节pH为7，随后将上述悬浮液装入反应釜中，移入鼓风干燥箱中，在10(Tl40 °C下反应6?24 h制得沉淀，经离心、洗涤、干燥后得到石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂粉末。 步骤(I)中所用氧化石墨烯采用Hummers 法(J Am Chem Soc.1958, 80, 1339.)制备而成。 步骤(2)中所制备的氧化石墨烯水溶液浓度为0.2?6 mg/mL。 步骤(3)中铜离子与磷酸根离子是按照化学计量比配料2:1。 步骤(4)中所得石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂中石墨烯和羟基磷酸铜的质量比为石墨0.2?6 %: 99.8?94 %。 本专利技术的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂具有良好的光催化降解有机污染物性能，可用于工业废水的水处理领域。 采用的催化性能试验方法如下:称取100 mg的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂置入光催化系统中，搅拌下加入150 mL 10.0 mg/L的亚甲基蓝溶液，然后置于黑暗中搅拌吸附半小时后在氙灯(800nm ^ λ彡320nm)下进行光催化反应。 在没有添加电子捕获剂的情况下，石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂在I小时内可降解去除水体系中80%的亚甲蓝。上述结果表明，所制备的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂在模拟太阳光下具有优异的光催化性能，是一种潜在的工业废水处理材料。 本专利技术的优点如下:采用一锅法原位合成的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化材料，该法合成过程简单，易操作，是一种有效的石墨烯无机复合材料的合成方法。 合成的羟基磷酸铜呈棒状，长度为20(T500 nm，其粒径小于已公开的专利(CN201310531313.5)，石墨烯纳米片的厚度为0.37飞nm,附着在羟基磷酸铜表面或连接在羟基磷酸铜颗粒间，能有效提高光催化过程中电子/空穴的迁移，抑制电子/空穴的复合，从而增强了该羟基磷酸铜的光催化性能，是一种潜在的可应用于工业废水中污染物降解的光催化材料。 【附图说明】 图1为本专利技术中石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂的XRD图。 图2为本专利技术中石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂的SEM图。 图3为室温下实施例3中复合催化剂的催化降解性能图。 【具体实施方式】 如图1、图2所示，为通过本专利技术的方法制备的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂的示意图；以下结合实例具体说明本专利技术的制备方法。 实施例1:制备质量比为0.2: 99.8的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂并测定其光催化性能，具体步骤如下:(1):制备0.2 mg /mL的氧化石墨烯水溶液；(2):称量1.87 g的硝酸铜溶解到水中后，搅拌下加入0.7098 g的磷酸氢二钠，搅拌3(T60min后加入10 mL上述的氧化石墨烯水溶液，继续搅拌l(T30min，随后将混合溶液装入不锈钢反应釜中，移入鼓风干燥箱中，在120 °C条件下反应6 h制得石墨烯/羟基磷酸铜沉淀，经离心、洗涤和干燥后得到石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂粉末(3)采用美国Quanta 200型环境扫描电子显微镜(SEM)对样品进行形貌观察，采用德国D8X型X射线衍射仪(XRD)对样品进行物相表征。图1为实施例1中样品的典型SEM图，可以明显看到羟基磷酸铜形貌为棒状，长为20(T500 nm，在羟基磷酸铜晶体表面以及晶体间能明显观察到石墨烯纳米片。图2为实施例1中样品的典型XRD图，与羟基磷酸铜的XRD标准图谱比较，表明复合催化剂中所含的晶体为纯的羟基磷酸铜。 (4)称取100 mg的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂置入光催化系统中，搅拌下加Λ 150 mL 10.0 mg/L的亚甲基蓝溶液，然后置于黑暗中搅拌吸附半小时使得催化剂达到吸附平衡。采用300 W氙灯，在紫外-可见光((800 nm ^ λ彡320nm)下，离催化剂约10 cm处进行照，每隔30 min取样,经5000 rpm、10分钟离心后取上层清液在664 nm处测出清液中剩余亚甲基蓝的吸光度，从而得到个时间段亚甲基蓝的降解率。图3中b曲线为实施例1中样品的光催化亚甲基蓝降解曲线，可见其光催化性能优于空白样品(纯羟基磷酸铜)(图3中a曲线)。 实施例2:制备质量比为0.5: 99.5的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂并测定其光催化性能，具体步骤如下:(1):制备0.5 mg /mL的氧化石墨烯水溶液；(2):称量2.50 g的五水硫酸铜溶解到水中后，搅拌下加入0.7098 g的磷酸氢二钠，搅拌3(T60min后加入10 mL上述的氧化石墨烯水溶液，继续搅拌l(T30min，随后将混合溶液装入不锈钢反应釜中，移入鼓风干燥箱中，在120 °C条件下反应12 h制得石墨烯/羟基磷酸铜沉淀，经离心、洗涤和干燥后得到石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂粉末。 (3)采用美国Quanta 200型环境扫描电子显微镜(SEM)对样品进行形貌观察，采用德国D8X型X射线衍射仪(XRD)对样品进行物相表征。 (4)称取100 mg的石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂置入光催化系统中，搅拌下加Λ 150 m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，它包括：石墨烯纳米片和羟基磷酸铜；其特征在于：各成份所占质量比为：石墨烯纳米片0.2~6 %，羟基磷酸铜99.8~94 %。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，它包括:石墨烯纳米片和羟基磷酸铜；其特征在于:各成份所占质量比为:石墨烯纳米片0.2飞％，羟基磷酸铜99.8^94 %。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，其特征在于:所述石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂中石墨烯纳米片附着在羟基磷酸铜的表面或连接在羟基磷酸铜间。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，其特征在于:石墨烯纳米片的厚度为0.37飞nm，结构为单层或多层。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂，其特征在于:羟基磷酸铜呈棒状，长度为200?500 nm。5.一种根据权利要求1所述石墨烯/羟基磷酸铜复合催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下: (1)量取一定量的氧化石墨烯放入烧杯中，加入一定量的纯水，用保鲜膜封口，超声分散处理12?24 h，然后在磁力搅拌器上进行12?24 h的搅拌处理； (2)待处理好后，进行离心分离...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈德志，权红英，曹群，王秀，罗兰，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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