采用水熱法制備納米TiO₂/石墨烯復合材料,并研究了納米TiO₂/石墨烯復合材料光催化性能的影響因素。通過XRD、UV-Vis、SEM和EDS等手段對樣品進行了表征與分析,以亞甲基藍（MB）為目標降解物,評價了納米TiO₂/石墨烯復合材料的光催化效果。研究表明復合材料結(jié)晶良好,帶隙小,在可見光下具有較好的光催化性能。水熱時間、水熱溫度和氧化石墨烯含量對復合材料的光催化性能均產(chǎn)生影響。樣品的光催化活性隨著水熱時間和氧化石墨烯含量的增加而增高;隨水熱溫度的升高先增高后降低然后又增高。在水熱時間為10 h,水熱溫度120℃,石墨烯含量為5%的條件下制備出的納米TiO2/石墨烯復合材料光催化性能最好,復合材料粉末在5 h內(nèi)對亞甲基藍的降解率高達86.99%。 

【文章來源】：鋼鐵釩鈦. 2017,38(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

納米TiO2/石墨烯復合材料的制備工藝流程

48．3°、54．1°、55．25°、62．95°分別對應于(101)、(004)、(200)、(105)、(211)和(204)晶面。通過與標準的衍射卡片(PDF#21－1272)相比較，所有制備樣品的衍射峰位置與銳鈦礦相的TiO2峰位一致。但是由于復合物中石墨烯的含量較低，因而未能檢測到石墨烯的峰位。120℃、150℃溫度下的納米TiO2/石墨烯復合材料都以銳鈦礦相存在，沒有觀察到存在金紅石相;180℃溫度下的納米TiO2/石墨烯復合材料存在極少量金紅石相。150℃時所制備的納米TiO2/石墨烯復合材料的衍射峰比120℃和180℃的窄，結(jié)晶更好。圖2納米TiO2/石墨烯復合材料XＲD圖譜Fig．2XＲDpatternsofnano-TiO2/graphenecomposites納米TiO2/石墨烯復合材料的紫外—可見吸收光譜如圖3所示。由圖3可以看出，所有樣品的光譜在200～300nm的紫外光區(qū)域顯示出類似的光吸收范圍，這是由于電子從TiO2的價帶遷移到導帶所致。復合材料在λ＞600nm有可見光吸收。使吸收譜從紫外線區(qū)域有效擴展至可見光區(qū)域。圖3納米TiO2/石墨烯復合材料紫外—可見吸收光譜Fig．3UV-Visabsorptionspectraofnano-TiO2/graphenecomposites使用SEM對TiO2、氧化石墨烯以及納米TiO2/石墨烯復合材料進行分析，結(jié)果如圖4～6所示。由圖4可以看出，納米TiO2表現(xiàn)為不規(guī)則塊狀物，表面較平滑，塊狀物堆積較松散，團聚嚴重。能譜分析檢測的元素有Ti、O，O的質(zhì)量百分比和成分百分比分別為35．84%和62．58%，Ti的質(zhì)量百分比和成分百分比分別為64．16%和37．42%。第5期羅金華:納米二氧化鈦/石墨烯復合材料制備及其光催化性能研究·55·

票稈?返難萇浞邐恢糜肴耦芽笙嗟腡iO2峰位一致。但是由于復合物中石墨烯的含量較低，因而未能檢測到石墨烯的峰位。120℃、150℃溫度下的納米TiO2/石墨烯復合材料都以銳鈦礦相存在，沒有觀察到存在金紅石相;180℃溫度下的納米TiO2/石墨烯復合材料存在極少量金紅石相。150℃時所制備的納米TiO2/石墨烯復合材料的衍射峰比120℃和180℃的窄，結(jié)晶更好。圖2納米TiO2/石墨烯復合材料XＲD圖譜Fig．2XＲDpatternsofnano-TiO2/graphenecomposites納米TiO2/石墨烯復合材料的紫外—可見吸收光譜如圖3所示。由圖3可以看出，所有樣品的光譜在200～300nm的紫外光區(qū)域顯示出類似的光吸收范圍，這是由于電子從TiO2的價帶遷移到導帶所致。復合材料在λ＞600nm有可見光吸收。使吸收譜從紫外線區(qū)域有效擴展至可見光區(qū)域。圖3納米TiO2/石墨烯復合材料紫外—可見吸收光譜Fig．3UV-Visabsorptionspectraofnano-TiO2/graphenecomposites使用SEM對TiO2、氧化石墨烯以及納米TiO2/石墨烯復合材料進行分析，結(jié)果如圖4～6所示。由圖4可以看出，納米TiO2表現(xiàn)為不規(guī)則塊狀物，表面較平滑，塊狀物堆積較松散，團聚嚴重。能譜分析檢測的元素有Ti、O，O的質(zhì)量百分比和成分百分比分別為35．84%和62．58%，Ti的質(zhì)量百分比和成分百分比分別為64．16%和37．42%。第5期羅金華:納米二氧化鈦/石墨烯復合材料制備及其光催化性能研究·55·

【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯材料的制備及性能研究[J]. 劉碩,廖慶亮,丁一,張躍.  新材料產(chǎn)業(yè). 2016(10)
[2]石墨烯的研究進展[J]. 苗雨杭.  廣東化工. 2014(16)

博士論文
[1]微波/超聲輔助光催化降解氯酚的研究[D]. 艾智慧.華中科技大學 2004

碩士論文
[1]二氧化鈦/石墨烯復合材料的制備及其光催化性能研究[D]. 鄭思輝.江蘇大學 2016
[2]載銀TiO2/碳納米管復合材料的制備及其催化殺菌性能的研究[D]. 李敏.中北大學 2015
[3]二氧化鈦/石墨烯復合材料的制備與性能研究[D]. 郭聲春.重慶大學 2015
[4]碳納米管/TiO2復合材料的制備和性能研究[D]. 趙文楊.中國海洋大學 2011
[5]微波輔助光催化降解活性艷紅X-3B的研究[D]. 楊鵬.華中科技大學 2005
[6]C60改性TiO2光催化劑的制備及其光催化性能研究[D]. 盛文兵.湖南師范大學 2004



本文編號：3553842