功能化TiO2納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是一種利用光催化反應(yīng)過(guò)程中形成的強(qiáng)氧化性自由基與大量有機(jī)分子反應(yīng)以生成更容易生物降解或者毒性較低的分子的方法。該方法以其高效、環(huán)保和降解徹底的特性而被廣泛應(yīng)用，因此利用光催化氧化技術(shù)來(lái)去除污水中染料分子的方法成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。光催化氧化技術(shù)的核心是光催化劑，而在眾多的光催化劑中，二氧化鈦以其良好的光催化活性，穩(wěn)定的生物和化學(xué)惰性，較強(qiáng)的氧化能力，無(wú)毒性，低成本，長(zhǎng)時(shí)間的抗光腐蝕和抗化學(xué)腐蝕性，被認(rèn)為是進(jìn)行光催化降解污染物

2、的最合適的材料。石墨烯因具有巨大的比表面積和大量存在于表面的自由移動(dòng)的π電子，而成為光催化劑中常用的輔助和基板材料。本實(shí)驗(yàn)首先將TiO2包覆于Fe3O4磁性微球的表面，制得既具有高催化活性又可以回收再利用的Fe3O4@TiO2復(fù)合光催化劑。其次，選擇石墨烯作為載體，將Fe3O4@TiO2催化劑負(fù)載于其表面，石墨烯為光催化劑提供了大面積的基底官能團(tuán)與自由的活性電子。
　　(1)采用水熱法合成Fe3O4磁性納米微球，以此為磁性核心，以

3、具有親水性基團(tuán)的碳層為連接橋梁，利用鈦酸丁酯水解過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化鈦與親水性基團(tuán)的鍵合作用，從而制得了Fe3O4@TiO2光催化劑。研究結(jié)果證明:核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@TiO2復(fù)合物中的TiO2包覆層厚度均勻，而且該球形催化劑大小一致，不僅有效地提高了光降解效率，而且在外加磁場(chǎng)的作用下能夠快速的分離回收。
　　(2)采用還原一步法制得了磁性石墨烯復(fù)合材料(Fe3O4@RGO)，以Fe3O4@RGO為載體，通過(guò)先在其表面接枝親水性集

4、團(tuán)再包覆二氧化鈦的方法制得了RGO@Fe3O4@TiO2復(fù)合光催化劑。研究結(jié)果表明:石墨烯表面的磁性納米微球Fe3O4顆粒均勻，晶型良好，表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁性能，不僅有利于整個(gè)復(fù)合物比表面積的提高，而且使復(fù)合物具備在外磁場(chǎng)作用下容易分離的新特性。最后，用該納米復(fù)合材料進(jìn)行光催化性能測(cè)試得出:當(dāng)RGO@Fe3O4@TiO2的濃度為0.25g/L時(shí)，用于催化濃度為5×10-7mol/L的羅丹明B溶液，在20min時(shí)達(dá)到光解平衡，且最大光催化效率