本文關(guān)鍵詞：介孔二氧化鈦基復(fù)合材料的制備及其性能研究

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【摘要】：本文以表面活性劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)為軟模板,以TiOSO_4為鈦源,通過簡(jiǎn)單的溶劑熱法制備出介孔TiO_2納米管(NT)。通過以上實(shí)驗(yàn)步驟,在加入鈷源Co(NO_3)_2×6H_2O時(shí),制備出了具有介孔結(jié)構(gòu)的Co摻雜TiO_2納米管(Co-TiO_2 NT)。氧化石墨烯(GO)由改進(jìn)的Hummer’s法制出,然后通過水熱處理,將GO還原成還原氧化石墨烯(RGO),并對(duì)TiO_2NT和Co-TiO_2 NT進(jìn)行包覆,制備出TiO_2 NT/RGO復(fù)合材料和Co-TiO_2 NT/RGO復(fù)合材料。結(jié)果表明TiO_2 NT的形貌為管狀,晶型為銳鈦礦型,長(zhǎng)度在3μm到10μm之間,管徑在400 nm到600 nm之間,壁厚約為250 nm。在除去軟模板P123后,TiO_2 NT管壁上出現(xiàn)介孔結(jié)構(gòu),大小約為6 nm。為了研究TiO_2 NT和Co-TiO_2 NT在光催化應(yīng)用中的性能,用造紙廢水對(duì)其進(jìn)行光催化降解測(cè)試。CODCr和色度分析結(jié)果表明,TiO_2 NT和Co-TiO_2 NT在去除色度分析中展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能,在去除CODCr中,樣品Co-TiO_2-2在催化降解12 h后,對(duì)CODCr的去除率達(dá)到94.98%。為了研究所制備出的TiO_2基復(fù)合材料的電化學(xué)性能,將TiO_2基復(fù)合材料制成電極,應(yīng)用于超級(jí)電容器,在0.50 mol L-1 Na_2SO_4電解質(zhì)中通過電化學(xué)工作站測(cè)試進(jìn)行測(cè)試,來表征電化學(xué)性能表征。結(jié)果表明,在Co和RGO共同作用下,Co-TiO_2 NT/RGO復(fù)合材料的電阻明顯減小,充放電時(shí)間增加,表現(xiàn)出比其他材料電極更好的電容行為,展現(xiàn)出更高的比電容。電流密度從0.2 Ag~(-1)增加至3 Ag~(-1)時(shí),CoTiG_2電極的比電容從20.85 Fg~(-1)減小至9.00 Fg~(-1)。在電流密度為0.2 Ag~(-1)的條件下,對(duì)CoTiG_2電極進(jìn)行了長(zhǎng)期的充放電循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試。當(dāng)循環(huán)次數(shù)達(dá)到2000圈時(shí),比電容的保持率在87.26%。將TiO_2基復(fù)合材料電極組裝成超級(jí)電容器后,材料的電化學(xué)性能沒有明顯的降低。當(dāng)電流密度從0.2 Ag~(-1)增加至3 Ag~(-1)時(shí),CoTiG_2電極的比電容從27.50 Fg~(-1)減小至13.20 Fg~(-1),而在這電流密度為0.2 Ag~(-1)時(shí),純TiO_2納米管的比電容為0.70 Fg~(-1)。說明將所制備的TiO_2基復(fù)合材料電極組裝成超級(jí)電容器后,電極的性能沒有明顯的下降。這些測(cè)試結(jié)果可以得到以下結(jié)論:Co的摻入能夠改善TiO_2納米材料的光催化性能;由于Co-TiO_2 NT與RGO片的協(xié)同作用,有效提高了Co-TiO_2 NT/RGO復(fù)合材料的電化學(xué)性能。
【學(xué)位授予單位】：齊魯工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ134.11;TB332

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7 王sヶ，

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