介孔二氧化鈦基復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、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TiOSO4為鈦源，通過簡單的溶劑熱法制備出介孔TiO2納米管（NT）。通過以上實驗步驟，在加入鈷源Co(NO3)2?6H2O時，制備出了具有介孔結(jié)構(gòu)的Co摻雜 TiO2納米管（Co-TiO2 NT）。氧化石墨烯（GO）由改進的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TiO2NT和Co-TiO2 NT進行包覆，制備

2、出TiO2NT/RGO復(fù)合材料和Co-TiO2 NT/RGO復(fù)合材料。
　　結(jié)果表明TiO2 NT的形貌為管狀，晶型為銳鈦礦型，長度在3μm到10μm之間，管徑在400nm到600nm之間，壁厚約為250nm。在除去軟模板P123后，TiO2NT管壁上出現(xiàn)介孔結(jié)構(gòu)，大小約為6nm。為了研究TiO2NT和Co-TiO2 NT在光催化應(yīng)用中的性能，用造紙廢水對其進行光催化降解測試。CODCr和色度分析結(jié)果表明，TiO2 NT和Co-T

3、iO2NT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-TiO2-2在催化降解12h后，對CODCr的去除率達到94.98％。為了研究所制備出的TiO2基復(fù)合材料的電化學(xué)性能，將TiO2基復(fù)合材料制成電極，應(yīng)用于超級電容器，在0.50mol L-1 Na2SO4電解質(zhì)中通過電化學(xué)工作站測試進行測試，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-TiO2 NT/RGO復(fù)合材料的電阻明顯減小，充放電時間

4、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0.2A g-1增加至3A g-1時，CoTiG2電極的比電容從20.85F g-1減小至9.00F g-1。在電流密度為0.2A g-1的條件下，對CoTiG2電極進行了長期的充放電循環(huán)穩(wěn)定性測試。當(dāng)循環(huán)次數(shù)達到2000圈時，比電容的保持率在87.26%。將TiO2基復(fù)合材料電極組裝成超級電容器后，材料的電化學(xué)性能沒有明顯的降低。當(dāng)電流密度從0.2A g-1增加至

5、3A g-1時，CoTiG2電極的比電容從27.50F g-1減小至13.20F g-1，而在這電流密度為0.2A g-1時，純TiO2納米管的比電容為0.70F g-1。說明將所制備的TiO2基復(fù)合材料電極組裝成超級電容器后，電極的性能沒有明顯的下降。
　　這些測試結(jié)果可以得到以下結(jié)論：Co的摻入能夠改善TiO2納米材料的光催化性能；由于Co-TiO2 NT與RGO片的協(xié)同作用，有效提高了Co-TiO2 NT/RGO復(fù)合材料的電