二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、近些年，環(huán)境污染問題給人們的正常生活帶來了巨大影響。在眾多的環(huán)境治理技術(shù)中，光催化技術(shù)由于其高效、無毒等特點，具有廣泛的應(yīng)用前景。合成高活性、高穩(wěn)定性的光催化劑一直是研究的重點。
　　本文以二氧化鈦（TiO2）光催化材料為研究對象，采用溶劑熱法制備了TiO2微米球、TiO2/石墨烯復(fù)合材料，使用水熱法制備了TiO2/石墨烯氣凝膠，并對其結(jié)構(gòu)和形貌進行表征，研究工藝條件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過其對亞甲基藍（MB）的降解能力來考察所得材

2、料的結(jié)構(gòu)和光催化性能之間的關(guān)系。主要結(jié)論如下：
　?。?）采用溶劑熱法，在不添加任何螯合劑和表面活性劑的條件下制備了花狀結(jié)構(gòu)的TiO2微米球。結(jié)果表明，該方法制備的TiO2微米球?qū)儆阡J鈦礦型，具有典型的花狀結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸為2μm左右，顆粒表面布滿了TiO2的納米片層。光催化實驗表明，在180℃條件下反應(yīng)6 h，并在500℃條件下煅燒制備的TiO2微米球具有最高的催化活性，30 min對于MB的降解率達81.6％。
　?。?）

3、在上述實驗基礎(chǔ)上，向溶劑中加入氧化石墨烯，利用溶劑熱法制備出TiO2/石墨烯復(fù)合材料，通過調(diào)節(jié)氧化石墨烯加入量，得到石墨烯含量不同的復(fù)合材料。結(jié)果表明TiO2顆粒仍具有典型的花狀結(jié)構(gòu)，石墨烯成功負載在TiO2微米球表面的納米片層上，石墨烯的加入使得復(fù)合材料的禁帶寬度降低至2.64 eV，比表面積由49.6 m2/g提高至95.3 m2/g，并且能夠有效抑制TiO2內(nèi)部光生載流子的復(fù)合，因此能夠提高復(fù)合材料的光催化性能。復(fù)合材料的光催化性

4、能明顯優(yōu)于P25和純TiO2微米球，30 min對MB的降解程度達到98.9%，其反應(yīng)動力學(xué)速率分別是P25和TiO2微米球的3.22和2.79倍。
　?。?）將TiO2和氧化石墨烯混合，用水熱法在低溫下還原氧化石墨烯使其自組裝成三維材料，制備出 TiO2/石墨烯氣凝膠復(fù)合材料。結(jié)果顯示復(fù)合材料具有典型的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，TiO2顆粒分散在石墨烯骨架中。TiO2/石墨烯氣凝膠的比表面積高達225 m2/g，孔隙率0.352 cm3/g