二氧化鈦與碳納米復(fù)合材料的制備、計(jì)算及性能研究.pdf

1、納米材料至少有一個(gè)維度上的尺寸處于納米量級(jí)，出現(xiàn)了許多新的量子現(xiàn)象以及奇特性質(zhì)，如小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等性質(zhì)，因而在電、磁、光、力學(xué)、催化和醫(yī)藥等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文的研究?jī)?nèi)容主要有兩部分，一是制備二氧化鈦纖維和二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料，以此解決納米二氧化鈦分離回收難和可見(jiàn)光利用率低的問(wèn)題，二是構(gòu)建了四種碳納米管/石墨烯T型復(fù)合結(jié)構(gòu)模型，并利用第一性原理研究了該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)，電學(xué)

2、和場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)，這對(duì)碳納米管/石墨烯新材料在實(shí)驗(yàn)上的制備與實(shí)際應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。本文共分五章，具體內(nèi)容安排如下：
　　 第一章介紹了相關(guān)的基本知識(shí)，本論文的研究背景、意義和主要工作。
　　 第二章采用低溫水熱法制備了二氧化鈦纖維，并對(duì)樣品進(jìn)行的XRD，SEM和HRTEM表征顯示，該纖維由納米棒自組裝而成，纖維的長(zhǎng)度約為1～2mm，直徑約為15μm，分散性良好。紫外可見(jiàn)光(UV-vis)吸收譜圖顯示該樣品的能隙能量Eg

3、 =3.0eV，降解RhB實(shí)驗(yàn)表明該樣品在可見(jiàn)光下的催化能力優(yōu)于商用P25。
　　 第三章介紹了氧化石墨烯及二氧化鈦/石墨烯復(fù)合材料的制備方法，然后通過(guò)正交試驗(yàn)得到了該復(fù)合材料最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件。采用XRD，SEM和BET對(duì)復(fù)合光催化材料的物相、顆粒粒徑、形貌及比表面積進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，產(chǎn)物中的TiO2為銳鈦礦晶型，其平均粒徑約為18nm。復(fù)合材料的比表面積為170m2/g，平均孔徑為12.45nm。在可見(jiàn)光照射下(l>420n

4、m)下以TiO2/石墨烯為光催化劑對(duì)有機(jī)染料羅丹明B(Rhodamine B，RhB)進(jìn)行光催化降解，對(duì)照P25及相同條件下制備的TiO2進(jìn)行比較，結(jié)果表明其光催化活性明顯高于商用P25和相同條件下所制備的TiO2。
　　 第四章基于密度泛函理論(DFT)下的第一性原理，采用廣義梯度近似(GGA)，對(duì)碳納米管/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化，分析了該復(fù)合結(jié)構(gòu)的結(jié)合能，能帶結(jié)構(gòu)，Mulliken電荷分布及功函數(shù)。結(jié)果表明復(fù)合結(jié)構(gòu)