納米Fe2O3可見(jiàn)光催化材料的石墨烯復(fù)合改性及機(jī)制研究.pdf

1、半導(dǎo)體光催化技術(shù)具有礦化度高，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已被用于環(huán)境治理中。在太陽(yáng)光譜中，可見(jiàn)光占44％，從而制備具有高可見(jiàn)光活性的光催化劑是實(shí)現(xiàn)光催化技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵。Fe2O3是一種極具潛力的窄帶隙半導(dǎo)體光催化劑，但它存在光生電荷復(fù)合幾率高導(dǎo)致光催化活性差的問(wèn)題。因此，提高Fe2O3光生載流子的分離效率對(duì)其實(shí)際應(yīng)用的意義重大。眾所周知，氧氣捕獲光生電子是光催化過(guò)程中的重要步驟，材料表面氧氣吸附量的提高會(huì)促進(jìn)光生電荷的分離?；谝陨险{(diào)研，本論

2、文擬通過(guò)引入石墨烯的方法，提高Fe2O3光生電荷的空間分離效率。進(jìn)一步對(duì)石墨烯進(jìn)行磷酸功能化和N摻雜的方法改性，增強(qiáng)復(fù)合體的表面氧氣吸附量，進(jìn)一步提高Fe2O3光生電荷的分離效率，并將對(duì)活性提高機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)分析。
　　利用濕化學(xué)法合成了石墨烯-Fe2O3和磷酸功能化石墨烯-Fe2O3納米復(fù)合光催化劑。結(jié)果表明，適量石墨烯的引入能夠提高Fe2O3的可見(jiàn)光催化活性，而磷酸功能化石墨烯的引入會(huì)使活性進(jìn)一步提高。表面光電壓譜、氧氣程序升溫

3、脫附測(cè)試等結(jié)果表明，石墨烯或磷酸功能化石墨烯的引入，尤其是后者，能夠增加材料表面氧氣吸附量，促進(jìn)氧氣捕獲光生電子，從而提高Fe2O3光生電荷的空間分離效率。
　　利用水熱法實(shí)現(xiàn)了N摻雜石墨烯的合成，進(jìn)一步通過(guò)濕化學(xué)法制備了N摻雜石墨烯-Fe2O3納米復(fù)合光催化劑。基于穩(wěn)態(tài)光電壓譜、瞬態(tài)光電壓譜等結(jié)果，N摻雜石墨烯能夠進(jìn)一步提高石墨烯-Fe2O3復(fù)合材料的光生電荷空間分離效率，從而表現(xiàn)出較高的光電化學(xué)分解水性能和可見(jiàn)光催化活性。XP