石墨烯基TiO2復(fù)合催化劑的制備及光催化制氫活性的研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：405805511030南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文石墨烯基石墨烯基TiO2復(fù)合催化劑的制備及復(fù)合催化劑的制備及光催化制氫活性光催化制氫活性的研究的研究StudyonPreparationPhotocatalyticActivityfHydrogenEvolutionofGraphenebasedTiO2Composites梁海營培養(yǎng)單位（院、系）：環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：涂盛輝副教授申請學(xué)位的學(xué)

2、科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：化學(xué)工程論文答辯日期：2014年5月26日答辯委員會主席：評閱人：2014年月日摘要I摘要?dú)錃馐且环N理想的清潔能源，隨著能源危機(jī)的加劇，光催化制氫技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。光催化技術(shù)的另一個重要應(yīng)用就是廢水治理，近來研究者開始嘗試開發(fā)新型催化劑，將兩種應(yīng)用聯(lián)合起來，利用廢水中的污染物制氫，達(dá)到“變廢為寶”。本文采用改進(jìn)的Hummer法制備氧化石墨，并以氧化石墨、P25、Cu(NO3)23H2O等為原料，采用溶劑熱

3、法分別制備出以石墨烯為基底的石墨烯TiO2，石墨烯TiO2納米管，石墨烯CuOTiO2三種復(fù)合催化劑，原位光沉積法在各催化劑表面負(fù)載Pt，通過SEM、TEM、XRD、FTIR、DRS等手段對復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性進(jìn)行表征。首先，以Pt石墨烯TiO2為催化劑，考察了石墨烯負(fù)載量，有機(jī)物等對產(chǎn)氫活性的影響，以乙醇作為犧牲試劑研究了產(chǎn)氫反應(yīng)機(jī)理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石墨烯含量為1wt%，，在太陽光照射5h后，產(chǎn)氫量達(dá)到3444.36μmol

4、，為同等條件下P25（1598.25μmol）的2.16倍，產(chǎn)氫活性較高。改變TiO2的形貌，制備出了比表面積大，吸附能力強(qiáng)的石墨烯TiO2納米管復(fù)合催化劑，在產(chǎn)氫反應(yīng)過程中，促進(jìn)了光催化產(chǎn)氫反應(yīng)，太陽光照射5h后，石墨烯含量為5wt%的樣品產(chǎn)氫量達(dá)到了3712.79μmol，制氫活性得到了提高。其次，采用CuO與TiO2復(fù)合，制備出了可有效利用可見光的石墨烯CuOTiO2復(fù)合催化劑，復(fù)合材料中石墨烯負(fù)載量為0.5wt%，CuO含量為2

5、wt%時，石墨烯與CuO在光催化產(chǎn)氫過程發(fā)揮共同促進(jìn)作用，催化活性達(dá)到最高，在可見光和太陽光下照射5h后，產(chǎn)氫量分別達(dá)到了1083.54μmol、4374.51μmol，有效拓展了催化劑的光響應(yīng)范圍。最后，選用催化活性高，對可見光有響應(yīng)的的石墨烯CuOTiO2復(fù)合催化劑，以制藥工業(yè)生產(chǎn)廢水為研究對象，將光催化制氫技術(shù)應(yīng)用于制藥廢水治理領(lǐng)域，研究在太陽光下光催化制藥廢水產(chǎn)氫協(xié)同降解工藝，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：最佳制氫工藝為催化劑用量0.10g，初