基于二氧化鈦納米片的復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、工業(yè)染料廢水的大量排放給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，尋找有效的染料廢水處理方法是當(dāng)今社會(huì)急需解決的一個(gè)問題。半導(dǎo)體光催化技術(shù)是一種越來越受到關(guān)注的環(huán)保技術(shù)，具有成本低、能有效降解染料等優(yōu)點(diǎn)，在解決有機(jī)染料廢水問題方面具有很大的研究價(jià)值。二氧化鈦(TiO2)作為一種半導(dǎo)體材料，具有化學(xué)穩(wěn)定性高、廉價(jià)、無毒、耐光腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因而被研究者們視作一種很有前景的光催化材料。但TiO2光響應(yīng)范圍很窄，3.2eV的大帶隙能量使其只能吸收紫外光，對(duì)太陽能的利

2、用率很低。此外，TiO2光照產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)分離速率較低，減弱了TiO2的光催化性能。通過改性和修飾TiO2來拓寬其光吸收范圍并降低電子空穴對(duì)的復(fù)合速率，這是提高TiO2光催化性能的關(guān)鍵。
　　本論文通過水熱法、冷凝回流等方法制備出金屬卟啉/敏化TiO2納片米-石墨烯(MTCPP/TNS-rGO)三元復(fù)合光催化劑以及二硫化鉬/TiO2納片米(MoS2/TNS)二元復(fù)合光催化劑，并研究了材料可見光催化降解有機(jī)污染物的性能及光催化機(jī)

3、理。本論文主要內(nèi)容如下:
　　1.以鈦酸丁酯和氫氟酸為原料，通過水熱法制備出矩形狀超薄TiO2納米片(TNS)，納米片長約64nm，寬約47nm，厚約4nm。采用改性的Hummers法制備了氧化石墨烯(GO)，再通過水熱法與TNS復(fù)合制備出rGO-TNS二元復(fù)合材料。通過掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)TNS和rGO-TNS復(fù)合材料的形貌與結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
　　2.采用對(duì)-四苯基羧基銅卟啉(CuTCPP)，

4、對(duì)-四苯基羧基鐵卟啉(FeTCPP)兩種敏化劑冷凝回流敏化rGO-TNS制備出CuTCPP/TNS-rGO和FeTCPP/TNS-rGO三元復(fù)合光催化材料。使用透射電鏡(TEM)、拉曼光譜(Raman)、紫外-可見光譜(DRS)、光致發(fā)光光譜、X射線光電子能譜(XPS)等方法，表征兩種三元復(fù)合光催化劑的形貌與結(jié)構(gòu)。在模擬可見光下對(duì)材料進(jìn)行光降解亞甲基藍(lán)(MB)測(cè)試，光照60min后，CuTCPP/TNS-rGO和FeTCPP/TNS-r

5、GO分別降解了91.1％和89.2％的MB，降解率高于TNS和rGO-TNS。結(jié)果表明MTCPP、TNS和rGO三者之間的協(xié)同作用能夠大大提高材料的光催化性能。此外，還對(duì)兩種三元復(fù)合材料的光催化機(jī)理進(jìn)行了研究和闡述。
　　3.采用改進(jìn)的水熱法制備出片片納米結(jié)構(gòu)的MoS2/TNS二元復(fù)合光催化材料。使用SEM、TEM、DRS、XPS和PL等方法來表征樣品材料的形貌與結(jié)構(gòu)。在黑暗中進(jìn)行催化劑吸附性能測(cè)試，結(jié)果表明MoS2/P25和Mo

6、S2/TNS的吸附性能明顯好于P25和TNS。在模擬可見光下對(duì)材料進(jìn)行光降解亞甲基藍(lán)(MB)測(cè)試，光照60min后，MoS2/P25和MoS2/TNS分別降解了90.3％和99.2％的MB。這說明具有片片納米結(jié)構(gòu)的MoS2/TNS復(fù)合材料有很好的光催化性能。此外，還對(duì)MoS2/TNS復(fù)合材料的光催化機(jī)理進(jìn)行了研究和闡述。
　　本論文通過改進(jìn)的水熱法和冷凝回流等方法，制備出不同的光催化材料，采用多種測(cè)試對(duì)材料進(jìn)行表征，并在模擬可見光