石墨烯基二氧化鈦納米復(fù)合材料的制備與光催化性能研究.pdf

1、針對TiO2在光催化降解反應(yīng)中存在的光生電子和光生空穴復(fù)合快、比表面積小、可見光下光催化效能低等不足，本文以石墨烯改性TiO2，制備石墨烯基TiO2納米復(fù)合材料，從而提升TiO2光催化性能為研究思路。首先制備氧化石墨烯(GO)，并以氧化石墨烯為基底材料，以Ti(OBu)4為鈦源，以HF為形貌控制劑，采用溶劑熱法制備了RGO/TiO2納米復(fù)合材料;通過調(diào)控TiO2晶面，采用兩步水熱法制備了RGO/暴露晶面TiO2納米復(fù)合材料;采用水熱法和

2、沉淀-析出法，制備AgBr-RGO/TiO2三元納米復(fù)合材料，探討了復(fù)合材料的光催化性能，主要內(nèi)容如下:
　　(1)采用改進(jìn)的Hummers法制備了氧化石墨烯。以鱗片石墨為原料，以濃H2SO4和KMnO4為氧化劑，通過兩步法，先制得氧化石墨，再通過超聲分散制得氧化石墨烯。通過XRD、TEM、SEM等手段進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)制得的氧化石墨烯具有單層或者少層結(jié)構(gòu)，其表面含有大量的-OH、-COOH、C-O-C、C=O等含氧基團(tuán)。含氧基團(tuán)的存

3、在，增強(qiáng)了氧化石墨烯在水溶液中的分散性，同時(shí)也為后期石墨烯基二氧化鈦納米復(fù)合材料的制備過程中，二氧化鈦晶體形核長大提供大量的活性位點(diǎn)。
　　(2)采用溶劑熱法制備RGO/TiO2納米復(fù)合材料。在180℃下通過溶劑熱法，以氧化石墨烯和Ti(OBu)4作為初始反應(yīng)物，在乙醇溶劑中，合成RGO/TiO2納米復(fù)合材料。通過XRD、SEM、TEM、XPS等手段對RGO/TiO2納米復(fù)合材料的進(jìn)行表征，對該復(fù)合材料的形貌及其光催化性能進(jìn)行討論

4、。結(jié)果表明:氧化石墨烯被還原成石墨烯的同時(shí)，石墨烯的表面負(fù)載生長銳鈦礦二氧化鈦顆粒。隨著溶劑熱時(shí)間的延長，氧化石墨烯表面的活性基團(tuán)減少，還原更加徹底，同時(shí)TiO2晶粒有一定的增大趨勢;和純TiO2相比，RGO/TiO2納米復(fù)合材料光催化活性明顯提高，石墨烯含量對復(fù)合材料的光催化活性有直接的影響。
　　(3)采用兩步水熱法制備RGO/暴露晶面TiO2納米復(fù)合材料。首先，在180℃下通過水熱法，以HF為形貌控制劑，Ti(SO4)2為鈦

5、源，可控制備了暴露不同晶面的TiO2納米結(jié)構(gòu)。通過XRD、TEM、SEM、XPS等手段對制備的TiO2進(jìn)行了表征，實(shí)驗(yàn)證明，HF在暴露不同晶面的TiO2納米材料的制備中，對TiO2不同晶面的形貌的形成起主導(dǎo)的調(diào)節(jié)作用。在此基礎(chǔ)之上，采用二次水熱法，180℃條件下，利用先前制備的氧化石墨烯對暴露晶面的TiO2進(jìn)行修飾改性，調(diào)控氧化石墨烯的含量，制備出RGO/暴露晶面TiO2納米復(fù)合材料，對該復(fù)合材料的形貌及其光催化性能進(jìn)行討論。結(jié)果表明，

6、在紫外光下，RGO/暴露晶面TiO2納米復(fù)合材料的光催化活性優(yōu)于純TiO2;當(dāng)GO含量為1％時(shí)，RGO/暴露晶面TiO2納米復(fù)合材料的光催化性能最優(yōu)。
　　(4)采用水熱法和沉淀-析出法制備AgBr-RGO/TiO2三元納米復(fù)合材料。首先，在180℃下通過水熱法，以HF為形貌控制劑，以Ti(SO4)2、氧化石墨烯為原料，可控合成RGO/TiO2二元復(fù)合物。通過XRD、TEM、SEM、XPS等手段對制備的二元復(fù)合物進(jìn)行表征，其中Ti