石墨烯基功能納米復合材料的可控制備及應用.pdf

1、當前，環(huán)境污染問題已日趨全球化，水環(huán)境污染物成分復雜、無法采用傳統(tǒng)工藝有效治理，從而給生態(tài)系統(tǒng)、人類健康、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展帶來極大的危害。設計開發(fā)新型功能材料并結(jié)合光催化技術高效去除污染物是治理水污染問題的有效途徑，也是功能材料、光催化領域的研究熱點。現(xiàn)有的光催化材料如氧化物半導體、窄禁帶半導體雖具有較好的光催化活性，但存在可見光吸收差、原材料毒性大、光生電子難有效分離等不同缺點。因此采用納米技術和結(jié)構(gòu)調(diào)控手段制備可見光響應的新型功

2、能復合材料，并結(jié)合光催化技術來深度凈化污染的水環(huán)境，是材料、光催化和環(huán)境領域研究工作者面臨的機遇和挑戰(zhàn)。
　　在本論文中，我們在前期石墨烯（氧化石墨烯）基納米復合光催化材料合成與研究應用的基礎上，采用納米復合技術和結(jié)構(gòu)調(diào)控手段，綜合靜電驅(qū)動自組裝、離子交換法以及水熱處理的方法，將不同組分的具有高效光催化活性和抗菌性能的二氧化鈦、磷酸銀與石墨烯（或氧化石墨烯）有效組裝，制備出結(jié)構(gòu)可控的二體系、三體系石墨烯基功能納米復合材料。利用X射

3、線電子衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、拉曼(Raman)等測試表征手段綜合分析納米復合材料的組成、結(jié)構(gòu)、微觀形貌。并在模擬的污染水環(huán)境條件下，考察該系列復合材料在可見光照射下對常見有機污染物的光催化效果，以及抑制和殺滅常見細菌的效果。實驗結(jié)果表明:氧化石墨烯（石墨烯）的添加量以及各組分配比對復合材料的光催化活性及殺菌性能影響較大;少量添加的石墨烯基材料能夠有效促進光生電子的遷移

4、，從而避免光生電子空穴的再次復合。所獲得的納米復合材料對常見的有機染料均表現(xiàn)出高效的光催化活性;且在光照條件下展示出優(yōu)異的抗菌殺菌活性，最小殺菌濃度(MIC)基本低于100 ppm。此外我們在全面考察復合材料的組成、結(jié)構(gòu)、微觀形貌與光催化活性、殺菌性能之間的構(gòu)效關系的基礎上，闡明復合材料的光催化反應機理和殺菌機理;進一步揭示復合材料穩(wěn)定性和性能增強的機制。復合材料各組分之間較好的界面接觸、石墨烯基材料較好的光吸收、吸附性能和高導電性、不