本文關(guān)鍵詞：新型石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其處理有機(jī)廢水性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在光照條件下,有機(jī)污染物能被TiO2降解,而且TiO2具有良好的穩(wěn)定性,低成本,無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。然而,在現(xiàn)實(shí)利用TiO2的過(guò)程之中有難題,即光催化效率不高。本課題設(shè)計(jì)了一種新型石墨烯納米復(fù)合材料Ag/Fe3O4/TiO2/RGO (RGO為石墨烯)來(lái)解決TiO2的以上不足,期望該物質(zhì)既能把催化效率有效地提高又具有磁性可回收功能。Ag/Fe3O4/TiO2/RGO,其中RGO是一種有效載體,比表面積大,并且電子遷移率高。Ag既可以作為催化劑,又可以增加反應(yīng)活性位點(diǎn)。此外,又擁有等離子體共振效應(yīng)。Fe3O4具有很強(qiáng)的磁性和容易制備等特點(diǎn),磁性顆�？臻g間隔效應(yīng)能夠阻止石墨烯片層之間的聚集或者堆積,Fe3O4具有毒性低,成本低和環(huán)境友好等特點(diǎn)。具體研究?jī)?nèi)容如下：1、本課題以天然石墨為原料,用Hummers法制備了氧化石墨烯(GO),對(duì)制備條件進(jìn)行了優(yōu)化,得出最佳制備條件,即在石墨取量為0.50 g時(shí),高錳酸鉀和石墨的質(zhì)量比例為10：1,濃硫酸使用體積為25 mL。利用X-射線粉末衍射儀、傅里葉紅外光譜掃描儀等方法進(jìn)行表征,結(jié)果表明GO表面有很多含氧官能團(tuán),本實(shí)驗(yàn)成功制得GO。2、以GO和鈦酸丁酯為原料,乙醇為還原劑,采用一步水熱法分別成功制得TiO2/RGO、Fe3O4/TiO2/RGO及Ag/Fe3O4/TiO2/RGO,用XRD、 SEM與TEM等方法進(jìn)行表征,結(jié)果表明TiO2等納米顆粒在RGO的表面上成功地原位生長(zhǎng),成功制得復(fù)合材料。3、用甲基橙(MO)模擬有機(jī)廢水,研究復(fù)合材料的光催化性能。研究結(jié)果表明,使用單獨(dú)的Ti02作為催化劑,甲基橙在1h內(nèi)的降解率為34.0%,在相同的條件下,使用TiO2/RGO作為催化劑,甲基橙在1h內(nèi)的降解率為78.4%,使用Fe3O4/TiO2/RGO作為催化劑,甲基橙在1h內(nèi)的降解率為81.2%,使用Ag/Fe3O4/TiO2/RGO作為催化劑,甲基橙在1h內(nèi)的降解率為96.6%,結(jié)果表明Ag/Fe3O4/TiO2/RGO四元復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。并且考察了Ag/Fe3O4/TiO2/RGO作為甲基橙光分解催化劑的穩(wěn)定性,結(jié)果表明Ag/Fe3O4/TiO2/RGO在使用6次以后,其光催化降解率為85.5%,仍然具有較好的活性。可見(jiàn),本實(shí)驗(yàn)利用一步水熱合成法制備出Ag/Fe3O4/TiO2/RGO,不但Ag/Fe3O4/TiO2/RGO有很高的催化效率還具備較好的活性。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 光催化 二氧化鈦
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X703;TB33
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 符號(hào)說(shuō)明14-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 石墨烯簡(jiǎn)介16-22
• 1.2.1 石墨烯的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.2 石墨烯的性質(zhì)17-19
• 1.2.2.1 石墨烯的電學(xué)性能17-18
• 1.2.2.2 石墨烯的力學(xué)性能18-19
• 1.2.2.3 石墨烯的光學(xué)和熱學(xué)性能19
• 1.2.3 石墨烯的制備方法19-22
• 1.2.4 石墨烯基新型光催化納米材料22
• 1.3 二氧化鈦簡(jiǎn)介22-25
• 1.3.1 二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)23
• 1.3.2 二氧化鈦晶體的性質(zhì)23
• 1.3.3 二氧化鈦光催化原理23-24
• 1.3.4 納米二氧化鈦材料的常見(jiàn)制備方法24-25
• 1.4 光催化降解有機(jī)污染物25
• 1.5 納米復(fù)合材料的研究進(jìn)展25
• 1.6 本文選題的目的、意義及主要研究?jī)?nèi)容25-29
• 1.6.1 本文選題的目的及意義25-26
• 1.6.2 本文主要研究?jī)?nèi)容26-29
• 第二章 氧化石墨烯的制備及表征29-45
• 2.1 引言29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分29-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器29-30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料與試劑30
• 2.2.3 分析儀器30-31
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)方法31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-43
• 2.3.1 氧化石墨烯及石墨烯的表征與分析32-39
• 2.3.1.1 氧化石墨烯及石墨烯的XRD表征與分析32-34
• 2.3.1.2 掃描電鏡表征及分析34-35
• 2.3.1.3 透射電鏡表征及分析35-36
• 2.3.1.4 紅外光譜吸收?qǐng)D及分析36-37
• 2.3.1.5 Raman分析37-39
• 2.3.2 高錳酸鉀和石墨的用量對(duì)合成氧化石墨烯的性能影響39-40
• 2.3.3 濃硫酸用量對(duì)合成氧化石墨烯的性能影響40-41
• 2.3.4 超聲時(shí)長(zhǎng)對(duì)合成氧化石墨烯的性能影響41-42
• 2.3.5 超聲輔助Hummers法制備氧化石墨烯42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-45
• 第三章 TiO_2/RGO制備及光催化性能研究45-55
• 3.1 引言45
• 3.2 理論基礎(chǔ)45-48
• 3.2.1 光催化降解率計(jì)算45-46
• 3.2.2 光激發(fā)二氧化鈦半導(dǎo)體光催化反應(yīng)的基本過(guò)程46-47
• 3.2.3 光催化反應(yīng)主要涉及的過(guò)程47
• 3.2.4 甲基橙簡(jiǎn)介47-48
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑及主要儀器48
• 3.3.2 TiO_2/RGO復(fù)合納米材料的制備48
• 3.3.3 光催化實(shí)驗(yàn)48-49
• 3.4 結(jié)果與討論49-53
• 3.4.1 TiO_2/RGO復(fù)合納米材料的結(jié)構(gòu)形貌表征49-51
• 3.4.1.1 XRD分析49
• 3.4.1.2 SEM分析49-50
• 3.4.1.3 TEM分析50-51
• 3.4.2 TiO_2/RGO復(fù)合納米材料的光催化活性測(cè)試51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 Fe_3O_4/TiO_2/RGO及Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO的制備及光催化性能研究55-67
• 4.1 引言55-56
• 4.2 四氧化三鐵及銀的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)56-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分57-58
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑及設(shè)備57
• 4.3.2 Fe_3O_4/TiO_2/RGO及Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO納米復(fù)合材料的制備57
• 4.3.3 Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO納米復(fù)合材料光催化實(shí)驗(yàn)57-58
• 4.4 結(jié)果與討論58-65
• 4.4.1 Fe_3O_4/TiO_2/RGO及Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形貌表征58-61
• 4.4.2 Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的光催化活性測(cè)試61-63
• 4.4.3 甲基橙初始濃度對(duì)Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO的光催化效率的影響63
• 4.4.4 H_2O_2的引入對(duì)Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO降解甲基橙的影響63-64
• 4.4.5 Ag/Fe_3O_4/TiO_2/RGO重復(fù)使用性能64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第五章 結(jié)論67-69
• 5.1 結(jié)論67-68
• 5.2 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-75
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介75-77
• 附件77-79

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本文編號(hào)：429791