石墨烯-二氧化鈦復(fù)合材料制備及其光催化降解橙黃Ⅱ染料廢水的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的難降解性有機物進入到工業(yè)廢水中，給廢水的處理問題帶來極大困難。染料廢水是一種常見的工業(yè)廢水，具有毒性大、COD高、色度高、可生化降解性差等特點，常規(guī)處理技術(shù)很難達到滿意的處理效果。
　　光催化技術(shù)作為高級氧化技術(shù)(AOTs)的一種，以其氧化徹底、反應(yīng)速度快、處理效率高、無二次污染等優(yōu)勢脫穎而出。二氧化鈦(TiO2)光催化劑具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價廉、低毒等優(yōu)點是目前光催化領(lǐng)域的研究熱點，但同時也面臨著光生

2、電子和空穴(h+)極易復(fù)合，禁帶寬度較大等缺陷，大大限制了TiO2的應(yīng)用范圍。石墨烯(RGO)是一種半導(dǎo)體材料，其出色的電子轉(zhuǎn)移能力和較大的比表面積可以在極大程度上抑制光生電子和h+的復(fù)合，提高TiO2的光催化活性，常被用于對TiO2的改性研究?；诖?，本研究采用溶劑熱法合成石墨烯-二氧化鈦(RGO-TiO2)復(fù)合材料，以橙黃Ⅱ(AO7)溶液模擬染料廢水，實現(xiàn)在紫外光條件下光催化降解染料廢水，主要圍繞復(fù)合材料的合成、復(fù)合材料的表征、光催

3、化降解AO7的影響因素、催化劑的重復(fù)利用、光催化降解機理等方面進行研究。具體研究結(jié)論如下:
　　1.以RGO和鈦酸丁酯(TBOT)為前體物，利用苯甲醇作為聯(lián)結(jié)劑，通過溶劑熱法成功制得具有特殊三明治結(jié)構(gòu)且結(jié)晶度較高的RGO-TiO2復(fù)合材料。
　　2.通過對所合成的光催化劑進行掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線能譜(EDX)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)表征，研究了光催化劑的表面形貌、化學(xué)組

4、成、晶體結(jié)構(gòu)等信息，結(jié)果表明:本研究所合成的TiO2是銳鈦礦型TiO2，可以與RGO通過化學(xué)鍵的形式復(fù)合形成具有特殊三明治結(jié)構(gòu)的RGO-TiO2復(fù)合材料且TiO2顆粒在RGO表面呈現(xiàn)出良好的分散性和粒徑均一性;RGO的復(fù)合不會對TiO2的晶型結(jié)構(gòu)造成影響，但對TiO2顆粒粒徑有一定影響，表現(xiàn)為隨著RGO含量的加大TiO2顆粒粒徑逐漸變小。
　　3.通過對影響光催化效果的因素的分析可得:復(fù)合材料的光催化活性顯著優(yōu)于單獨TiO2;在溶

5、劑熱溫度180℃和溶劑熱時間8h條件下所制備的復(fù)合材料具有最高的光催化活性;RGO含量和復(fù)合材料投加量對光催化結(jié)果有重要影響，均表現(xiàn)為去除率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢;酸性環(huán)境和低濃度條件更加有利于AO7的催化降解。
　　4.通過對復(fù)合材料的重復(fù)利用性的考察可得出:RGO-TiO2復(fù)合材料的重復(fù)利用性較好，在經(jīng)過三次重復(fù)利用實驗后，對于染料的去除率依然高達98％。
　　5.通過對RGO-TiO2光催化劑降解AO7機理的分析表明: