二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備及其光電催化性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-17 19:56
本文以氧化石墨烯和Ti(SO4)2為初始反應(yīng)物,通過不同的反應(yīng)途徑制得兩種TiO2/石墨烯復(fù)合材料。途徑一是利用Ti(SO4)2水解,在氧化石墨烯層間成核生長納米TiO2顆粒,制得TiO2/氧化石墨烯復(fù)合材料,再通過還原反應(yīng),制得TiO2/石墨烯復(fù)合材料(TiO2-GR1)。途徑二是將氧化石墨烯還原制得石墨烯,再利用Ti(SO4)水解,在石墨烯層間成核生長而制得TiO2/石墨烯復(fù)合材料(TiO2-GR2)。再以氯鉑酸為金屬離子源,通過反應(yīng)“途徑一”制備Pt(Ⅳ)摻雜的TiO2/石墨烯復(fù)合材料(Pt-TiO2-GR1)。通過XRD、FE-SEM、HR-TEM、FTIR、UV-Vis、TGA、BET和電化學(xué)性能測(cè)試(CV、EIS)等測(cè)試手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征。以復(fù)合材料為工作電極,鉑電極為對(duì)電極,飽和甘汞電極為參比電極,在可見光照射(λ>420nm)下,通過光催化、光電催化降解含偶氮化學(xué)健的酸性紅B (ARB),對(duì)復(fù)合材料的催化性能進(jìn)行研究。討論了不同反應(yīng)途徑對(duì)復(fù)合材料的影響,影響催化反應(yīng)的各種因素、復(fù)合材料的穩(wěn)定性,以及光電催化反應(yīng)的機(jī)理。通過實(shí)驗(yàn)和理論分析得出以下結(jié)論:(1)不同...
【文章來源】:廣東工業(yè)大學(xué)廣東省
【文章頁數(shù)】:127 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2碳材料家族(富勒巧、碳納米管、石墨巧、金剛石、石墨)??Fig.?1-2?Family?of?carbon?materials?(fullerenes,carbon?nano1:ubes,graphene,?diamond?and?graphite)??
有一個(gè)碳原子的厚度,其理論厚度僅為化巧5?nm,厚度僅為頭發(fā)絲的20萬分之一,因??此石墨稀是目前自然界己知的最薄的材料。然而,右墨稀的二維平面結(jié)構(gòu)并完全平整,??它的表面有很多一定髙度的錯(cuò)皺和起伏(如圖1?-?3所示),這是因?yàn)槭≡谑艿酵??力的作用后,為了降低其表面能,通過碳原子表面的彎曲,由二維形貌轉(zhuǎn)變?yōu)椋染S形??貌,從而適應(yīng)和消除外力作用tiW,保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。Partoens等人研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)石??圓畫??\?■?■?I.??.?*?-I?>??-,??圖1-3石墨婦??Fig.?1-3?graphene??18??
偶氮染料是目前印染工業(yè)中重要的一類染料,其廢水排放量較大,且含有該類染??料工業(yè)廢水日前處理效果并不理想。酸性紅B(AcidRedB,ARB)又名酸性巧紅B,是??-種被廣泛應(yīng)用的偶氮染料,通常為暗紅色粉末,易溶于水,微溶于丙麗。圖2-1是??ARB結(jié)構(gòu)式,從其結(jié)構(gòu)式看,其分子中含有一個(gè)偶氯鍵和兩個(gè)禁環(huán),是一種崇系橫化??偶氮染料。其主要發(fā)色基團(tuán)是偶氮鍵,而経基為助色團(tuán)。??H0??Na〇33-(x?/)?-N=N-f^?V"?%??M.?/UW??脇?s??圖2-1酸性紅B結(jié)構(gòu)式??Fig.?2-1?Chemical?s?化?ucUiral?formula?of?ARB??60-?一?一\??n?/?Vi?A?/??:i/?'ll??\a1??〇-*??3000?ano?--?im??罔2-2?ARB紅外掃描譜罔??Fig.?2-2?1民?spectra?analysis?of?the?ARB??圖2-2是ARB的紐外光譜圖,從圖中可W看到,1500.8吸收峰為蔡系的吸收峰,??1604.7吸收峰為偶氮鍵(一N=N—)的吸收峰,622.0吸收峰為苯環(huán)上取代基的吸收??特征峰。而3457.6和1052.5兩個(gè)吸收峰則為哲基(一OH)的吸收峰。??36??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Pt/石墨烯-TiO2納米管的合成及光催化制氫活性[J]. 涂盛輝,梁海營,胡亞平,朱細(xì)平,彭海龍,杜軍,萬金保. 功能材料. 2013(23)
[2]Fe2O3/TiO2納米管的制備及其光電催化降解染料廢水性能[J]. 叢燕青,李哲,張軼,王齊,徐謙,伏芳霞. 催化學(xué)報(bào). 2012(08)
[3]TiO2-石墨烯光催化劑:制備及引入石墨烯的方法對(duì)光催化性能的影響[J]. 耿靜漪,朱新生,杜玉扣. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)
[4]二氧化鈦基納米材料及其在清潔能源技術(shù)中的研究進(jìn)展[J]. 張青紅. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2012(01)
[5]TiO2/Mo-TiO2的制備、表征和光催化活性[J]. 劉興平,蔣榮英,柳松. 催化學(xué)報(bào). 2010(11)
[6]Fe3+/Al3+-TiO2復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能研究[J]. 鄧芳,李越湘,羅旭彪,涂新滿. 功能材料. 2010(11)
[7]石墨烯的氧化還原法制備及結(jié)構(gòu)表征[J]. 楊勇輝,孫紅娟,彭同江. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2010(11)
[8]一種可分散性石墨烯的制備[J]. 馬文石,周俊文. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2010(10)
[9]常壓化學(xué)氣相沉積法制備氟摻雜TiO2自清潔薄膜[J]. 宋晨路,劉軍波,翁偉浩,翁文劍. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2010(01)
[10]水熱法制備不同晶粒尺寸的納米二氧化鈦[J]. 朱地,劉冉冉,李海龍,陳濤,田文宇,孫茂,黎春,劉春立. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)網(wǎng)絡(luò)版(預(yù)印本). 2009(04)
碩士論文
[1]負(fù)載型二氧化鈦光陽極光電催化降解酸性紅B[D]. 林治順.廣東工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號(hào):2983499
【文章來源】:廣東工業(yè)大學(xué)廣東省
【文章頁數(shù)】:127 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
圖1-2碳材料家族(富勒巧、碳納米管、石墨巧、金剛石、石墨)??Fig.?1-2?Family?of?carbon?materials?(fullerenes,carbon?nano1:ubes,graphene,?diamond?and?graphite)??
有一個(gè)碳原子的厚度,其理論厚度僅為化巧5?nm,厚度僅為頭發(fā)絲的20萬分之一,因??此石墨稀是目前自然界己知的最薄的材料。然而,右墨稀的二維平面結(jié)構(gòu)并完全平整,??它的表面有很多一定髙度的錯(cuò)皺和起伏(如圖1?-?3所示),這是因?yàn)槭≡谑艿酵??力的作用后,為了降低其表面能,通過碳原子表面的彎曲,由二維形貌轉(zhuǎn)變?yōu)椋染S形??貌,從而適應(yīng)和消除外力作用tiW,保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。Partoens等人研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)石??圓畫??\?■?■?I.??.?*?-I?>??-,??圖1-3石墨婦??Fig.?1-3?graphene??18??
偶氮染料是目前印染工業(yè)中重要的一類染料,其廢水排放量較大,且含有該類染??料工業(yè)廢水日前處理效果并不理想。酸性紅B(AcidRedB,ARB)又名酸性巧紅B,是??-種被廣泛應(yīng)用的偶氮染料,通常為暗紅色粉末,易溶于水,微溶于丙麗。圖2-1是??ARB結(jié)構(gòu)式,從其結(jié)構(gòu)式看,其分子中含有一個(gè)偶氯鍵和兩個(gè)禁環(huán),是一種崇系橫化??偶氮染料。其主要發(fā)色基團(tuán)是偶氮鍵,而経基為助色團(tuán)。??H0??Na〇33-(x?/)?-N=N-f^?V"?%??M.?/UW??脇?s??圖2-1酸性紅B結(jié)構(gòu)式??Fig.?2-1?Chemical?s?化?ucUiral?formula?of?ARB??60-?一?一\??n?/?Vi?A?/??:i/?'ll??\a1??〇-*??3000?ano?--?im??罔2-2?ARB紅外掃描譜罔??Fig.?2-2?1民?spectra?analysis?of?the?ARB??圖2-2是ARB的紐外光譜圖,從圖中可W看到,1500.8吸收峰為蔡系的吸收峰,??1604.7吸收峰為偶氮鍵(一N=N—)的吸收峰,622.0吸收峰為苯環(huán)上取代基的吸收??特征峰。而3457.6和1052.5兩個(gè)吸收峰則為哲基(一OH)的吸收峰。??36??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Pt/石墨烯-TiO2納米管的合成及光催化制氫活性[J]. 涂盛輝,梁海營,胡亞平,朱細(xì)平,彭海龍,杜軍,萬金保. 功能材料. 2013(23)
[2]Fe2O3/TiO2納米管的制備及其光電催化降解染料廢水性能[J]. 叢燕青,李哲,張軼,王齊,徐謙,伏芳霞. 催化學(xué)報(bào). 2012(08)
[3]TiO2-石墨烯光催化劑:制備及引入石墨烯的方法對(duì)光催化性能的影響[J]. 耿靜漪,朱新生,杜玉扣. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(02)
[4]二氧化鈦基納米材料及其在清潔能源技術(shù)中的研究進(jìn)展[J]. 張青紅. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2012(01)
[5]TiO2/Mo-TiO2的制備、表征和光催化活性[J]. 劉興平,蔣榮英,柳松. 催化學(xué)報(bào). 2010(11)
[6]Fe3+/Al3+-TiO2復(fù)合光催化劑的制備及其光催化性能研究[J]. 鄧芳,李越湘,羅旭彪,涂新滿. 功能材料. 2010(11)
[7]石墨烯的氧化還原法制備及結(jié)構(gòu)表征[J]. 楊勇輝,孫紅娟,彭同江. 無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2010(11)
[8]一種可分散性石墨烯的制備[J]. 馬文石,周俊文. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2010(10)
[9]常壓化學(xué)氣相沉積法制備氟摻雜TiO2自清潔薄膜[J]. 宋晨路,劉軍波,翁偉浩,翁文劍. 硅酸鹽學(xué)報(bào). 2010(01)
[10]水熱法制備不同晶粒尺寸的納米二氧化鈦[J]. 朱地,劉冉冉,李海龍,陳濤,田文宇,孫茂,黎春,劉春立. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)網(wǎng)絡(luò)版(預(yù)印本). 2009(04)
碩士論文
[1]負(fù)載型二氧化鈦光陽極光電催化降解酸性紅B[D]. 林治順.廣東工業(yè)大學(xué) 2007
本文編號(hào):2983499
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