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.pdf

1、2004年英國科學(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)，其操作過程簡單易行

2、，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，對高效光催化劑的研究受到越來越多的重視和關(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CuO摻雜的ZnO-RGO的復(fù)合材料，利用不同的測試手段對復(fù)合材料進(jìn)行了表征分析，并對其光

3、催化活性能進(jìn)行測試。
　?。?）以共沉淀焙燒法制得的Ce摻雜ZnO，采用水熱合成法制得還原氧化石墨烯rGO-Ce/ZnO復(fù)合材料，并對復(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-空穴對的復(fù)合機(jī)率被降低，復(fù)合材料對染料的強(qiáng)吸附性能，對可見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ZnO為原料采用環(huán)境友好的一次水熱法制得

4、非金屬元素氮摻雜的rGO/ZnO復(fù)合材料，通過一系列的表征手段對復(fù)合材料形貌及結(jié)構(gòu)的分析及復(fù)合材料對亞甲基藍(lán)的的光催化性能進(jìn)行測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與純氧化鋅（ZnO）和石墨烯/氧化鋅（rGO-ZnO）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MB的除色率為99.98％，比純ZnO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ZnO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。