石墨烯-三鈦酸納米片層復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、工業(yè)的迅猛發(fā)展不僅帶來了社會進(jìn)步和經(jīng)濟發(fā)展，也引起了能源危機和環(huán)境污染，嚴(yán)重危害到人類的生存。半導(dǎo)體光催化技術(shù)具有工藝簡單、操作方便、能耗低、光催化材料易得、降解污染物徹底且無二次污染等優(yōu)點，被認(rèn)為是極具發(fā)展前景的環(huán)保新技術(shù)，為解決能源缺乏和環(huán)境污染提供了有效途徑。
　　層狀材料具有層板結(jié)構(gòu)可調(diào)控、層間離子可交換、存在各向異性等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)的TiO2固體顆粒，層狀鈦酸鹽更容易進(jìn)行插層、剝離改性，層板結(jié)構(gòu)可

2、以提供更多的反應(yīng)位點，具有更好的光催化活性，成為研究的熱點。石墨烯作為一種具有二維片層結(jié)構(gòu)的碳材料，具有極大的比表面積和良好的光電性能，自發(fā)現(xiàn)以來就引起了研究者們的廣泛關(guān)注。
　　本文通過靜電及氫鍵相互作用力將表面帶有負(fù)電荷的三鈦酸納米片層和帶正電的修飾石墨烯進(jìn)行復(fù)合，組裝得到具有較大比表面積的石墨烯/三鈦酸納米片層復(fù)合材料，用于降解有機污染物。采用XRD、SEM、TEM、UV-vis DRS、FTIR、Raman、XPS、N2吸

3、附-脫附曲線及光電化學(xué)性質(zhì)測試等多種表征手段對所制備材料的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征，并對材料的光催化活性進(jìn)行了評價。
　　首先通過PEI表面功能化改性，將石墨烯表面的負(fù)電性轉(zhuǎn)化為正電性，將其與剝離的表面帶有負(fù)電荷的Ti3O72?納米片層進(jìn)行復(fù)合，通過靜電和氫鍵協(xié)同作用，層-層自主裝制備了rGO/H2Ti3O7間層復(fù)合材料，結(jié)果表明，當(dāng)rGO的含量為0.25wt％，復(fù)合材料具有最高的光催化活性，光催化降解RhB的反應(yīng)速率常數(shù)k為0.02

4、26min–1。為了進(jìn)一步提高復(fù)合材料的比表面積，以PS微球為模板，通過溶解法去除模板后得到@rGO/H2Ti3O7空心球材料，當(dāng)PS和H2Ti3O7的質(zhì)量比為1:2時，得到的空心球比表面積最大，可達(dá)266m2·g–1，光催化性能提高，降解速率k為0.0394min–1。為了實現(xiàn)催化劑的方便回收，以Fe3O4磁性微球為模板，自組裝得到Fe3O4@rGO/H2Ti3O7磁性球，光催化重復(fù)實驗結(jié)果表明，復(fù)合材料的光催化活性重現(xiàn)性好，材料具有