本文關(guān)鍵詞：石墨烯基半導(dǎo)體納米復(fù)合材料的制備及其在光催化還原CO_2中的作用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中北大學(xué)》 2015年

石墨烯基半導(dǎo)體納米復(fù)合材料的制備及其在光催化還原CO_2中的作用

李娜  

【摘要】：利用催化劑在太陽(yáng)光照下將溫室氣體二氧化碳轉(zhuǎn)換成可再生的碳?xì)淙剂鲜峭瑫r(shí)解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題最有前景的方法之一。設(shè)計(jì)高性能的光催化劑是提高二氧化碳光催化效率的一個(gè)關(guān)鍵因素。石墨烯具有獨(dú)特的電子傳輸能力，它作為半導(dǎo)體納米晶的支撐材料能夠有效地改善其光電性能，使得石墨烯基復(fù)合材料在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本文發(fā)展了一系列石墨烯基半導(dǎo)體納米復(fù)合材料，并研究考察了其光催化轉(zhuǎn)化二氧化碳的催化活性。該工作的主要內(nèi)容如下： （1）采用改進(jìn)的Hummers法制得氧化石墨（GO），然后以GO和納米TiO2為原料，利用水熱法合成了還原氧化石墨烯（rGO）-TiO2納米管復(fù)合光催化劑。運(yùn)用X射線衍射（XRD），透射電鏡（TEM），傅里葉紅外光譜（FTIR）和紫外可見漫反射光譜（DRS）技術(shù)對(duì)該復(fù)合光催化劑進(jìn)行了表征，并考察了其在模擬太陽(yáng)光下催化還原CO2的活性。表征結(jié)果顯示：尺寸均一的TiO2納米管均勻生長(zhǎng)在rGO片層表面；rGO的引入拓寬了TiO2納米管的光響應(yīng)范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：TiO2納米管與適量rGO復(fù)合后，光催化還原CO2的活性明顯增強(qiáng)；在GO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%（水熱合成時(shí)GO占GO與TiO2總質(zhì)量的比），光催化劑rGO-TiO2納米管加入量為1.5g/L的最佳條件下，光催化劑的催化活性是單純TiO2納米管的4倍；rGO-TiO2納米管復(fù)合光催化劑具有良好的重復(fù)使用性能。 （2）通過(guò)溫和的一步水熱法組裝了一系列不同石墨烯含量的ZnO-還原氧化石墨烯（rGO）納米復(fù)合材料。采用X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）、能量色散X射線分析（EDX）、X射線光電子能譜（XPS）、氮?dú)馕浇馕�、熒光光譜（PL）、紫外可見漫反射光譜（DRS）對(duì)制備的樣品進(jìn)行了表征，并將其作為光催化劑用于光催化還原二氧化碳制備甲醇。結(jié)果表明：ZnO與rGO復(fù)合后光催化還原二氧化碳制得甲醇的產(chǎn)量是單純的ZnO的5倍；ZnO-rGO納米復(fù)合材料具有良好的重復(fù)使用性能。 （3）采用一步溶劑熱法，以乙二醇為溶劑，硫代乙酰胺（TAA）為硫源，制備出了還原氧化石墨烯（rGO）-Bi2S3納米棒復(fù)合材料。采用X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）、傅里葉紅外光譜（FTIR）和紫外可見漫反射光譜（DRS）對(duì)制備的樣品進(jìn)行了表征，，并在可見光照下考察其還原二氧化碳的活性。結(jié)果表明：直徑為20~30nm、長(zhǎng)度為100~200nm的Bi2S3納米棒隨意的排列在rGO表面上。復(fù)合催化劑較單純的Bi2S3納米棒具有較高的光還原能力。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB33
【目錄】：

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