石墨烯-鈦氧化物復(fù)合光催化劑的合成及其光催化性能的研究.pdf

1、隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染和能源危機(jī)無不威脅著人類的健康與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。其中工業(yè)廢水的大量排放及化石能源燃燒后產(chǎn)生的CO2，尤為引人關(guān)注。自1972年，F(xiàn)ujishima和Honda等首次發(fā)現(xiàn)以TiO2為電極材料，在紫外光照下能催化分解水制氫以來，人們便開始研究半導(dǎo)體光催化劑在環(huán)境治理及解決能源問題所發(fā)揮的作用。盡管已有很多關(guān)于半導(dǎo)體光催化劑在有機(jī)污染物降解及CO2還原的報(bào)道，但是至今沒有關(guān)于將光催化氧化及光催化還原兩者技術(shù)

2、進(jìn)行耦合，即實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物的降解去除及同步資源化的報(bào)道。為了能從根本上解決環(huán)境問題，我們急需尋求一種技術(shù)，這種技術(shù)既能有效地將水中的有機(jī)污染物徹底降解，又能將其降解的最終產(chǎn)物CO2轉(zhuǎn)化為清潔、有用的化工產(chǎn)品，如甲烷、甲醇及乙醇等，真正變廢為寶?；诖?，在本論文中我們主要研究了rGO/SrTi1-xFexO3-δ和GQDs/V-TiO2復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑對(duì)有機(jī)污染物的降解去除并同步實(shí)現(xiàn)CO2資源化的性能研究。
　　我們通過溶膠凝膠法

3、和水熱法合成了石墨烯負(fù)載鐵摻雜鈦酸鍶復(fù)合光催化劑材料rGO/SrTi0.95Fe0.05O3-δ。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石墨烯的負(fù)載和鐵的摻雜對(duì)SrTiO3光催化劑的活性有很大的改善。其中1％rGO/SrTi0.95Fe0.05O3-δ光催化劑的催化活性最好，在紫外-可見下其對(duì)RhB降解去除率可達(dá)90%，生成CH3OH和C2H5OH的速率分別是10.76和6.14μmol·g-1·h-1，其相對(duì)應(yīng)的量子產(chǎn)率為1.53%。
　　石墨烯量子點(diǎn)

4、即是較小的石墨烯碎片，其不僅具有易合成，良好的光吸收以及光電特性，而且還具有良好的電子傳輸和上轉(zhuǎn)換性能，基于此我們將石墨烯量子點(diǎn)引入到釩摻雜的介孔二氧化鈦納米微球的表面，以期提高太陽(yáng)光的利用率及有效提高光生電子和空穴的分離。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們成功合成了GQDs/V-TiO2復(fù)合光催化劑，石墨烯量子點(diǎn)的引入有效提高了光催化劑的催化活性，當(dāng)石墨烯量在電的負(fù)載量為5%是效果最佳即5%GQDs/V-TiO2其產(chǎn)生CH3OH和C2H5OH的速率分