改性石墨烯載納米Co3O4催化劑的制備及催化性能研究.pdf

1、石墨烯材料的可控制備及易官能化，為其以載體形式出現(xiàn)于非均相催化劑應(yīng)用領(lǐng)域贏得了重要席位。在BROW凈化采用高效催化氧化工藝中，石墨烯基進行氮摻雜處理后擔(dān)載半導(dǎo)體活性組分形成的納米級催化劑應(yīng)用前景向好。課題優(yōu)先制備氧化石墨烯(GO)并表征確定其制備效果，然后以GO為前體，利用溶劑熱法制備一種高效、穩(wěn)定的改性石墨烯載納米Co3O4催化劑;以亞甲基藍(MB)模擬染料廢水為底物，測驗非均相催化劑活性，確定試驗室級模擬應(yīng)用時脫色處理優(yōu)化條件，淺析

2、催化降解污染物脫色的機理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴GO的制備選用Hummers改進法，分為低溫、中溫、高溫階段反應(yīng)后洗滌冷凍干燥為粉末樣成品。表征結(jié)果:XRD掃描特征峰明顯(GO，10.02°)，計算得GO層間距（0.885nm）明顯比鱗片石墨的層間距(0.337nm)大;FT-IR分析出GO表面官能團(C-C-O、O-H、-COOH)豐富，有利于增進親水性。SEM和AFM表征顯示GO外觀為帶有褶皺的邊緣現(xiàn)卷曲狀的片層。而較大

3、的層間距及自身缺陷點位多成為后續(xù)氮元素摻雜的前提。⑵Co3O4/RGO-N的制備選用溶劑（乙醇）熱法，氨水作為氮源用于摻雜GO，醋酸鈷用于提供鈷基。經(jīng)XRD、FT-TR檢測分析均表明成品含有尖晶石相Co3O4結(jié)構(gòu)及N元素摻雜后化學(xué)鍵的改變，在SEM、AFM出圖可直接觀察到載體RGO-N表面均勻覆蓋有納米Co3O4顆粒。說明此制備方法一次性完成了GO改性且成功擔(dān)載了納米Co3O4，可用于后續(xù)催化性能研究試驗。⑶選定Co3O4/RGO-N催

4、化劑+PMS體系催化降解MB模擬廢水，以MB廢水的脫色率來表征。應(yīng)用P-B設(shè)計6因素篩選試驗并建立了R2=0.9098的因素影響度模型，篩選出影響占比前三的:X1（催化劑投加量）、X2（PMS投加量）、X4(pH)。然后，進行BBD優(yōu)化（響應(yīng)面）設(shè)計，得到Co3O4/RGO-N催化降解MB廢水脫色模型的優(yōu)化條件為:100mg/L的MB模擬廢水，添加PMS:4.16g/L、Co3O4/RGO-N:0.04g/L、pH:7.48，在20℃環(huán)