本文關(guān)鍵詞：石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其光催化性能研究

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【摘要】：隨著社會的發(fā)展,工業(yè)化程度加劇,日益惡化的大環(huán)境嚴(yán)重影響了人類的健康和生活。因此,保護(hù)環(huán)境、治理污染,尋求更加高效有力的去污方法成為研究的熱點。自半導(dǎo)體催化劑提出以來,這項催化技術(shù)在環(huán)境治理方面起到了至關(guān)重要的作用。因此已經(jīng)有很多研究人員對種類繁多,不同形貌的半導(dǎo)體催化劑進(jìn)行探索。但是,目前絕大多數(shù)半導(dǎo)體催化劑普遍存在一些問題：寬帶隙(可見光利用率低)、光生載流子復(fù)合率高、小尺寸納米顆粒團(tuán)聚等,亟待解決。石墨烯(Graphene)是指二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的單層石墨,擁有優(yōu)異的電子輸運性能、機(jī)械性能和表面化學(xué)性能。其作為新型的一種碳材料,得到了廣泛關(guān)注。這些特性極大地提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)在光催化過程中的吸附效率、光生載流子與空穴的分離和催化效率。目前,為了將石墨烯基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于催化領(lǐng)域,科研人員做了很多嘗試,發(fā)現(xiàn)石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)能很好地克服單純半導(dǎo)體存在的問題。其中氧化石墨烯(GO)由于其表面豐富的含氧官能團(tuán),能夠促進(jìn)其與半導(dǎo)體的有效復(fù)合,起到固態(tài)穩(wěn)定器的作用�；谶@些考慮,本文以氧化石墨烯為先驅(qū)物,采用水熱合成法構(gòu)造石墨烯基催化劑,對它的形貌、結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)進(jìn)行表征,并對其光催化性能進(jìn)行研究。具體內(nèi)容及分析結(jié)果如下：1、采用改進(jìn)的Hummers法,以鱗片狀石墨粉為原料,制備出氧化石墨烯。通過X射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)以及能譜儀(EDS)分別來分析石墨烯的結(jié)構(gòu)和形貌,結(jié)果顯示樣品具有大面積的層狀結(jié)構(gòu),表面褶皺豐富,有大量的含氧官能團(tuán)；采用水熱還原法,在高溫下對GO進(jìn)行還原,無需再添加劇毒的還原劑及交聯(lián)劑,結(jié)果表明在180℃下水熱反應(yīng)4-6小時可以很好地形成石墨烯(RGO),它具備的較大表面積等優(yōu)良特性,為后續(xù)與納米顆粒復(fù)合提供了良好的先決條件。2、采用水熱合成法一步制備SnS2/Graphene復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。利用透射電子顯微鏡(TEM),高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM), X射線衍射儀(XRD),傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等技術(shù)對該復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征�？梢杂^測到SnS2納米粒子較均勻分散在Graphene片上,SnS2/Graphene復(fù)合物有效增強(qiáng)SnS2的光吸收強(qiáng)度。以羅丹明-b染料為模擬污染物,研究了其光催化性能。結(jié)果表明,SnS2/Graphene復(fù)合納米結(jié)構(gòu)相較于純SnS2,展現(xiàn)了較好的催化活性以及較好的穩(wěn)定性。3、以五水合四氯化錫(SnCl4·5H2O)和氧化石墨烯為先驅(qū)物,乙醇水溶液為溶劑,采用一種簡單的水熱法一步合成了具有可見光催化活性的Sn02量子點(約3-5nm)與石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)。利用透射電子顯微鏡(TEM),高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM), X射線衍射儀(XRD),傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并采用紫外可見吸收光譜(UV-vis)分析其光學(xué)性能,以羅丹明-b染料為目標(biāo)降解物研究Sn02量子點／石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的可見光催化性能。結(jié)果表明：與純Sn02、純石墨烯相比,復(fù)合結(jié)構(gòu)顯示出了很高的可見光催化活性。通過對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,我們提出了Sn02量子點／石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制及其可見光催化活性機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;O644.1

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1 記者 張Z，

本文編號：1163313