本文關(guān)鍵詞：納米尖晶石型鐵氧體—石墨烯復(fù)合材料的制備及性能研究　出處：《中北大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文采用溶劑熱法制備了不同石墨烯含量的納米尖晶石型鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料,期望兩者在光催化反應(yīng)和電容特性方面達(dá)到協(xié)同效應(yīng),進(jìn)而制備性能優(yōu)異的多功能材料。本課題對納米尖晶石型鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料的物相結(jié)構(gòu)和微觀形貌進(jìn)行表征,并主要對其吸附光催化降解染料廢水性能和作為超級電容器電極材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。(1)在不同反應(yīng)溫度下,經(jīng)溶劑熱法分別制備了尖晶石型鋅鐵氧體、尖晶石型鎳鐵氧體、尖晶石型錳鐵氧體和尖晶石型銅鐵氧體。通過分析可知,在反應(yīng)溫度為200℃時,所制備的鐵氧體的晶型最完整,前三種鐵氧體粒子的粒徑在6-10 nm區(qū)間,銅鐵氧體粒子的粒徑在200-250 nm區(qū)間。(2)采用改進(jìn)的Hummers法制備了氧化石墨烯。在反應(yīng)溫度為200℃下,經(jīng)溶劑熱法制備了不同石墨烯含量的尖晶石型鐵氧體-石墨烯(10%、15%、20%、25%、30%)復(fù)合材料,而且具有納米粒徑的鐵氧體粒子比較均勻的附著在石墨烯層間。(3)分別對以上樣品對羅丹明B的吸附性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明暗室攪拌吸附1 h后,四種尖晶石型鐵氧體以及各自與石墨烯不同含量的復(fù)合材料對羅丹明B的吸附量達(dá)到最大,而且加入石墨烯的復(fù)合材料對羅丹明B的吸附量明顯高于單一的鐵氧體。(4)分別對以上樣品進(jìn)行對羅丹明B的可見光催化性能進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,四種單一尖晶石型鐵氧體在可見光下對羅丹明B的降解效果幾乎可以忽略不計(jì)。鋅鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料、錳鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料和銅鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料可見光催化降解羅丹明B的過程需要加入H_2O_2,達(dá)到雙重光催化效果。在光照時間90 min時,不同石墨烯含量的復(fù)合材料中ZF3-25%rGO、MF3-25%rGO、CF3-25%rGO具有最佳光催化活性,羅丹明B的降解率分別為90.2%、99.2%、96.8%。鎳鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料對羅丹明B的光催化活性高于以上三種復(fù)合材料,在光催化過程中不需要添加H_2O_2。在光照時間160 min時,NF3-20%rGO具有最佳光催化活性,羅丹明B的降解率為93.7%。(5)分別對以上樣品進(jìn)行了電化學(xué)性能研究,結(jié)果表明,鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于單一鐵氧體。其中在不同石墨烯含量的復(fù)合材料中ZF3-20%rGO、NF3-20%rGO、MF3-15%rGO、CF3-20%rGO分別顯示出最佳電化學(xué)性能,在電流密度為1 A/g下,四種復(fù)合材料的比電容分別為520 F/g,805 F/g,1717.5 F/g,1952.5 F/g,而且具有良好的充放電循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。(6)由以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,本課題制備的納米尖晶石型鐵氧體-石墨烯的復(fù)合材料在光催化性能方面和電化學(xué)性能方面達(dá)到了優(yōu)勢互補(bǔ),光催化活性和電化學(xué)性能都有明顯的提高。
[Abstract]:In this paper, nano-spinel ferrite graphene composites with different graphene contents were prepared by solvothermal method. In this paper, the phase structure and microstructure of nano-spinel ferrite graphene composites were characterized. The adsorption photocatalytic degradation of dye wastewater and its electrochemical performance as electrode material for supercapacitor were studied at different reaction temperatures. Spinel zinc ferrite, spinel nickel ferrite, spinel manganese ferrite and spinel copper ferrite were prepared by solvothermal method. The crystal form of the ferrite prepared is the most complete, and the particle size of the first three ferrite particles is in the range of 6-10 nm. Graphene oxide was prepared by modified Hummers method with the particle size of copper ferrite in the range of 200-250 nm. The reaction temperature was 200 鈩，

本文編號：1399573