本文關(guān)鍵詞：改性還原氧化石墨烯復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：2004年英國(guó)科學(xué)家Geim首次從石墨中成功剝出石墨烯(Graphene),其作為碳材料家族的重要一員,由sp2雜化的碳原子以單層原子組成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu),其厚度約為0.335nm,可以看作是被剝離的單原子層石墨。物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定其性質(zhì)及應(yīng)用,石墨烯這種特殊結(jié)構(gòu)使得其具有優(yōu)良的電子遷移速率,高導(dǎo)電率,巨大的比表面積(理論計(jì)算石墨烯的比較面積可達(dá)2600m2g-1)等特性。光催化技術(shù)作為一門新興的環(huán)保技術(shù),具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),其操作過(guò)程簡(jiǎn)單易行,反應(yīng)條件溫和,原料成本低,能有效降解水體中有機(jī)污染物且不產(chǎn)生二次污染,對(duì)高效光催化劑的研究受到越來(lái)越多的重視和關(guān)注。在環(huán)境保護(hù)以及能源等領(lǐng)域有廣泛潛在應(yīng)用的基于石墨烯的納米復(fù)合材料光催化劑,其合成方法主要包括原位生長(zhǎng)法、溶液混合法以及水熱法。本文基于改進(jìn)的Hummers法將天然鱗片石墨制備成氧化石墨,之后采用水熱法合成了金屬Ce、非金屬N及半導(dǎo)體Cu O摻雜的Zn O-RGO的復(fù)合材料,利用不同的測(cè)試手段對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征分析,并對(duì)其光催化活性能進(jìn)行測(cè)試。(1)以共沉淀焙燒法制得的Ce摻雜Zn O,采用水熱合成法制得還原氧化石墨烯r GO-Ce/Zn O復(fù)合材料,并對(duì)復(fù)合材料的形貌、晶型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,分析結(jié)果表明,氧化石墨烯在水熱反應(yīng)過(guò)程中被還原成石墨烯,其作為電子受體和電子傳輸體,電子-空穴對(duì)的復(fù)合機(jī)率被降低,復(fù)合材料對(duì)染料的強(qiáng)吸附性能,對(duì)可見(jiàn)光的有較好的吸收等因素提高了光降解效果。(2)以氧化石墨、尿素和Zn O為原料采用環(huán)境友好的一次水熱法制得非金屬元素氮摻雜的r GO/Zn O復(fù)合材料,通過(guò)一系列的表征手段對(duì)復(fù)合材料形貌及結(jié)構(gòu)的分析及復(fù)合材料對(duì)亞甲基藍(lán)的的光催化性能進(jìn)行測(cè)試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與純氧化鋅(Zn O)和石墨烯/氧化鋅(r GO-Zn O)相比,NGZ光催化劑具有更好的光催化性能,以6W紫外燈為光源,60min對(duì)MB的除色率為99.98%,比純Zn O提高79.85%,良好的光催化活性不僅歸因于氮源和GO的加入擴(kuò)展了Zn O的光響應(yīng)范圍,還因?yàn)檫�原氧化石墨烯的優(yōu)異的導(dǎo)電性。(3)采用二次水熱合成法制得了r GO-Cu O/Zn O復(fù)合材料,將p-n型半導(dǎo)體與r GO復(fù)合,通過(guò)多種表征手段對(duì)其進(jìn)行表征,并通過(guò)其對(duì)亞甲基藍(lán)的降解評(píng)價(jià)了其光催化活性。結(jié)果表明,Cu O和GO的加入能有效的抑制光催化過(guò)程在Zn O表面空穴電子對(duì)的復(fù)合,并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了闡述。
【關(guān)鍵詞】：光催化 還原氧化石墨烯 氧化鋅 摻雜
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 緒論9-29
• 1.1 石墨烯9-17
• 1.1.1 石墨烯的發(fā)展10-11
• 1.1.2 石墨烯的制備方法11-14
• 1.1.3 石墨烯的性質(zhì)14-15
• 1.1.4 石墨烯的應(yīng)用研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2 氧化石墨烯17-19
• 1.3 光催化19-26
• 1.3.1 光催化技術(shù)19-21
• 1.3.2 半導(dǎo)體光催化劑21-23
• 1.3.3 ZnO半導(dǎo)體光催化劑及其改性23-25
• 1.3.4 石墨烯/ZnO復(fù)合光催化劑研究進(jìn)展25-26
• 1.4 本論文的選題目的及研究?jī)?nèi)容26-29
• 第二章 RGO-Ce/ZnO復(fù)合材料的制備及光催化性能研究29-43
• 2.1 引言29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品和儀器30-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品30
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器30-31
• 2.3 實(shí)驗(yàn)步驟31-32
• 2.3.1 氧化石墨的制備31
• 2.3.2 Ce/ZnO的制備31
• 2.3.3 RGO-Ce/ZnO復(fù)合材料的制備31-32
• 2.3.4 光催化性能測(cè)試32
• 2.4 復(fù)合材料的表征32-33
• 2.5 結(jié)果與討論33-42
• 2.5.1 XRD表征33-34
• 2.5.2 SEM表征34-35
• 2.5.3 FT-IR表征35-36
• 2.5.4 PL表征36-37
• 2.5.5 DRS分析37-38
• 2.5.6 Raman表征38-39
• 2.5.7 光催化性能分析39-40
• 2.5.8 催化劑的重復(fù)使用性能40-41
• 2.5.9 催化劑的光催化機(jī)理分析41-42
• 2.6 本章結(jié)論42-43
• 第三章 氮摻雜rGO/ZnO光催化劑的制備及其光催化性能43-55
• 3.1 引言43-44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器44-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品44
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器44-45
• 3.3 實(shí)驗(yàn)步驟45-46
• 3.3.1 氧化石墨的制備45
• 3.3.2 氮摻雜rGO/ZnO復(fù)合光催化劑的制備45
• 3.3.3 光催化性能測(cè)試45-46
• 3.4 樣品表征46
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論46-53
• 3.5.1 XRD表征46-47
• 3.5.2 FT-IR表征47-48
• 3.5.3 SEM 與 EDS 表征48-50
• 3.5.4 DRS表征和PL表征50-51
• 3.5.5 光催化性能測(cè)試51-52
• 3.5.6 NGZ光催化機(jī)理分析52-53
• 3.6 本章結(jié)論53-55
• 第四章 rGO-CuO/ZnO復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)藥品與儀器55-56
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品55-56
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器56
• 4.3 實(shí)驗(yàn)步驟56-57
• 4.3.1 氧化石墨的制備56
• 4.3.2 rGO-CuO/ZnO復(fù)合材料的制備56-57
• 4.3.3 光催化性能測(cè)試57
• 4.4 樣品表征57-58
• 4.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論58-64
• 4.5.1 XRD表征58
• 4.5.2 FT-IR表征58-59
• 4.5.3 SEM表征59-60
• 4.5.4 PL表征60-61
• 4.5.5 DRS表征61-62
• 4.5.6 光催化性能測(cè)試62-63
• 4.5.7 光催化機(jī)理分析63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果73-75
• 致謝75

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