石墨烯@鐵氧體(TiO2)復合光催化劑的制備及性質研究.pdf

1、尖晶石型鐵氧體AFe2O4(A=Ni, Zn, Mn等)因具有優(yōu)良的磁性和穩(wěn)定的化學性質而備受關注。近年來，尖晶石型鐵氧體作為窄禁帶寬度光催化劑，受到了廣泛的研究，但是純尖晶石型鐵氧體的光催化活性并不是很高，因而限制了它發(fā)展和廣泛的應用。研究最多的光催化劑是TiO2，但由于其只能利用紫外光的輻射及光激發(fā)后產(chǎn)生的光生電子-空穴對具有容易復合等缺點，影響了其光催化性能，限制了它的發(fā)展和應用。所以，對它們進行改性已成為一種趨勢。
　　自

2、2004年石墨烯（GNS）發(fā)現(xiàn)以來，由于其具有的特殊的晶體結構以及它所展現(xiàn)出一系列特殊的物理和化學性質，一直備受科研人員的關注。本論文中將尖晶石型鐵氧體AFe2O4(A=Ni, Zn, Mn)分散在石墨烯片層結構中進行復合，制備出的石墨烯@AFe2O4復合材料；利用表面活性劑與石墨烯表面活性基團的結合，通過靜電吸附作用使TiO2組裝到石墨烯表面制備出石墨烯@TiO2復合材料。石墨烯具有高的電子傳到率顯著的提高了尖晶石鐵氧體和TiO2的光

3、催化活性，同時尖晶石具有磁性，可以很好地回收再利用。
　　本論文以低溫共沉淀法，合成了尖晶石型鐵氧體石墨烯@AFe2O4(A=Ni, Zn, Mn)的復合材料。合成過程中，先以Hummers法制備出具有特殊形貌的氧化石墨烯，再將其作為原料，用低溫共沉淀的方法制備出具有片層結構的尖晶石型鐵氧體石墨烯@AFe2O4(A=Ni, Zn, Mn)的復合材料。按照該方法制備的石墨烯與NiFe2O4不同質量比的復合材料，在雙氧水存在的條件下，

4、可見光激發(fā)下表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化性質；石墨烯與ZnFe2O4不同質量比的復合材料，在雙氧水存在的條件下，可見光激發(fā)下同樣表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化性質，但是石墨烯與ZnFe2O4的復合材料要比石墨烯與NiFe2O4的復合材料中石墨烯用量少的情況下，就可以表現(xiàn)出很好的光催化活性，并且仍具有良好的磁性；石墨烯與MnFe2O4不同質量比的復合材料，在沒有雙氧水參與時，也可以表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化性質，并且仍具有磁性。
　　以反加法制備了不同TiO

5、2含量的GNS/TiO2復合材料。按照該方法合成復合材料具蓬松并且該材料在掃描電鏡下觀察不到明顯的大顆粒負載在石墨烯上，并且該材料保有了石墨烯結構的優(yōu)點，即存在有大量褶皺，片層分散性好等優(yōu)點；并且通過透射電鏡觀察下，發(fā)現(xiàn)石墨烯片層上負載了大量的TiO2顆粒，且顆粒細小，分散均勻，沒有團聚現(xiàn)象。該復合物在紫外光激發(fā)降解MB的實驗中，展現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化活性，且光催化性能良好，并且確定了TiO2的含量為90％時樣品的催化性能最好；但是該復合