本文關鍵詞：石墨烯基二氧化鈦納米復合材料的制備與光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《合肥工業(yè)大學》 2014年

石墨烯基二氧化鈦納米復合材料的制備與光催化性能研究

周琪  

【摘要】：針對TiO2在光催化降解反應中存在的光生電子和光生空穴復合快、比表面積小、可見光下光催化效能低等不足，本文以石墨烯改性TiO2，制備石墨烯基TiO2納米復合材料，從而提升TiO2光催化性能為研究思路。首先制備氧化石墨烯（GO），并以氧化石墨烯為基底材料，以Ti(OBu)4為鈦源，以HF為形貌控制劑，采用溶劑熱法制備了RGO/TiO2納米復合材料；通過調(diào)控TiO2晶面，采用兩步水熱法制備了RGO/暴露晶面TiO2納米復合材料；采用水熱法和沉淀-析出法，制備AgBr-RGO/TiO2三元納米復合材料，探討了復合材料的光催化性能，主要內(nèi)容如下： （1）采用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯。以鱗片石墨為原料，以濃H2SO4和KMnO4為氧化劑，通過兩步法，先制得氧化石墨，再通過超聲分散制得氧化石墨烯。通過XRD、TEM、SEM等手段進行表征，實驗制得的氧化石墨烯具有單層或者少層結構，其表面含有大量的-OH、-COOH、C-O-C、C=O等含氧基團。含氧基團的存在，增強了氧化石墨烯在水溶液中的分散性，同時也為后期石墨烯基二氧化鈦納米復合材料的制備過程中，二氧化鈦晶體形核長大提供大量的活性位點。 （2）采用溶劑熱法制備RGO/TiO2納米復合材料。在180℃下通過溶劑熱法，以氧化石墨烯和Ti(OBu)4作為初始反應物，在乙醇溶劑中，，合成RGO/TiO2納米復合材料。通過XRD、SEM、TEM、XPS等手段對RGO/TiO2納米復合材料的進行表征，對該復合材料的形貌及其光催化性能進行討論。結果表明：氧化石墨烯被還原成石墨烯的同時，石墨烯的表面負載生長銳鈦礦二氧化鈦顆粒。隨著溶劑熱時間的延長，氧化石墨烯表面的活性基團減少，還原更加徹底，同時TiO2晶粒有一定的增大趨勢；和純TiO2相比，RGO/TiO2納米復合材料光催化活性明顯提高，石墨烯含量對復合材料的光催化活性有直接的影響。 （3）采用兩步水熱法制備RGO/暴露晶面TiO2納米復合材料。首先，在180℃下通過水熱法，以HF為形貌控制劑，Ti(SO4)2為鈦源，可控制備了暴露不同晶面的TiO2納米結構。通過XRD、TEM、SEM、XPS等手段對制備的TiO2進行了表征，實驗證明，HF在暴露不同晶面的TiO2納米材料的制備中，對TiO2不同晶面的形貌的形成起主導的調(diào)節(jié)作用。在此基礎之上，采用二次水熱法，180℃條件下，利用先前制備的氧化石墨烯對暴露晶面的TiO2進行修飾改性，調(diào)控氧化石墨烯的含量，制備出RGO/暴露晶面TiO2納米復合材料，對該復合材料的形貌及其光催化性能進行討論。結果表明，在紫外光下，RGO/暴露晶面TiO2納米復合材料的光催化活性優(yōu)于純TiO2；當GO含量為1%時，RGO/暴露晶面TiO2納米復合材料的光催化性能最優(yōu)。 （4）采用水熱法和沉淀-析出法制備AgBr-RGO/TiO2三元納米復合材料。首先，在180℃下通過水熱法，以HF為形貌控制劑，以Ti(SO4)2、氧化石墨烯為原料，可控合成RGO/TiO2二元復合物。通過XRD、TEM、SEM、XPS等手段對制備的二元復合物進行表征，其中TiO2具有雙截斷八棱錐結構的單晶銳鈦礦結構。進而以RGO/TiO2二元復合物為中間物，添加AgNO3及KBr，通過沉淀-析出法在RGO/TiO2二元復合物表面沉積了AgBr納米顆粒，從而制備出石墨烯基TiO2-AgBr三元納米復合材料，并對該三元復合材料的形貌及其光催化性能進行討論。研究表明，在可見光下，AgBr-RGO/TiO2三元納米復合材料的光催化活性要明顯優(yōu)于RGO/TiO2二元復合物。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB332;TB383.1
【目錄】：

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