功能化TiO2納米復合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是一種利用光催化反應過程中形成的強氧化性自由基與大量有機分子反應以生成更容易生物降解或者毒性較低的分子的方法。該方法以其高效、環(huán)保和降解徹底的特性而被廣泛應用，因此利用光催化氧化技術(shù)來去除污水中染料分子的方法成為當前的研究熱點。光催化氧化技術(shù)的核心是光催化劑，而在眾多的光催化劑中，二氧化鈦以其良好的光催化活性，穩(wěn)定的生物和化學惰性，較強的氧化能力，無毒性，低成本，長時間的抗光腐蝕和抗化學腐蝕性，被認為是進行光催化降解污染物

2、的最合適的材料。石墨烯因具有巨大的比表面積和大量存在于表面的自由移動的π電子，而成為光催化劑中常用的輔助和基板材料。本實驗首先將TiO2包覆于Fe3O4磁性微球的表面，制得既具有高催化活性又可以回收再利用的Fe3O4@TiO2復合光催化劑。其次，選擇石墨烯作為載體，將Fe3O4@TiO2催化劑負載于其表面，石墨烯為光催化劑提供了大面積的基底官能團與自由的活性電子。
　　(1)采用水熱法合成Fe3O4磁性納米微球，以此為磁性核心，以

3、具有親水性基團的碳層為連接橋梁，利用鈦酸丁酯水解過程中產(chǎn)生的二氧化鈦與親水性基團的鍵合作用，從而制得了Fe3O4@TiO2光催化劑。研究結(jié)果證明:核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@TiO2復合物中的TiO2包覆層厚度均勻，而且該球形催化劑大小一致，不僅有效地提高了光降解效率，而且在外加磁場的作用下能夠快速的分離回收。
　　(2)采用還原一步法制得了磁性石墨烯復合材料(Fe3O4@RGO)，以Fe3O4@RGO為載體，通過先在其表面接枝親水性集

4、團再包覆二氧化鈦的方法制得了RGO@Fe3O4@TiO2復合光催化劑。研究結(jié)果表明:石墨烯表面的磁性納米微球Fe3O4顆粒均勻，晶型良好，表現(xiàn)出較強的磁性能，不僅有利于整個復合物比表面積的提高，而且使復合物具備在外磁場作用下容易分離的新特性。最后，用該納米復合材料進行光催化性能測試得出:當RGO@Fe3O4@TiO2的濃度為0.25g/L時，用于催化濃度為5×10-7mol/L的羅丹明B溶液，在20min時達到光解平衡，且最大光催化效率