染料分子功能化石墨烯的制備及其光催化產(chǎn)氫的研究.pdf

1、隨著化石能源短缺和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，人類正在尋找新的能源來取代常規(guī)能源。太陽(yáng)能分解水制氫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)人陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化。制得的氫氣具有清潔、高效、高熱值、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。因此，利用自然界豐富的太陽(yáng)能進(jìn)行光催化分解水制氫做為可持續(xù)發(fā)展新能源的重要途徑之一，以受到人類社會(huì)的高度關(guān)注和快速發(fā)展。
　　 本文采用以石墨烯為基底材料，通過共價(jià)鍵和非共價(jià)的的方法制備了一系列功能化石墨烯納米復(fù)合物，對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)的表征，并研究了這一系列石墨烯納米

2、復(fù)合物光催化分解水的催化活性。具體工作內(nèi)容如下:
　　 (1)三苯胺通過1,3偶極環(huán)加成的方法與剝離石墨烯發(fā)生復(fù)合，制備出三苯胺功能化石墨烯復(fù)合物。Pt納米粒子通過光沉積的方法負(fù)載在三苯胺功能化石墨烯表面。通過AFM、SEM、TEM、Raman、FTIR等于段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。并用熒光、光電流測(cè)試證明了三苯胺分子與石墨烯之間能夠發(fā)生有效的電子轉(zhuǎn)移。以KI為電子給體，Pt/G-TPA納米復(fù)合物為光敏劑和催化劑的光催化體系中，該納

3、米復(fù)合物在紫外·可見光照下可以將水分解成氫氣，并研究了體系酸度對(duì)催化反應(yīng)的影響及催化劑的穩(wěn)定性。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Pt/G-TPA納米復(fù)合物的催化機(jī)理做出了解釋。
　　 (2)以meso-5，10，15，20-四（對(duì)羥基苯基）卟啉(TPPOH)為光敏劑，通過非共價(jià)的方式與還原氧化石墨烯發(fā)生復(fù)合，制備出卟啉功能化石墨烯(RGO-TPPOH)。通過氧化石墨烯還原的方法制備出化學(xué)還原的石墨烯(RGO)和負(fù)載Pt納米粒子石墨烯(Pt/RG

4、O)，通過AFM、XPS、XRD、FTIR、TEM、Raman等測(cè)試手段證明了氧化石墨烯的還原并對(duì)該復(fù)合物其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。并用UV-vis、熒光、光電流手段證明了TPPOH分子與還原石墨烯之間具有良好的電子轉(zhuǎn)移作用。以三乙胺為電子供體，Pt/RGO-TPPOH為光敏劑和催化劑，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑防止該復(fù)合物聚沉，考察了該復(fù)合物光催化分解水制氫的性能，并研究了RGO與卟啉分子的比例、Pt的含量、體系酸度對(duì)光反應(yīng)

5、的影響。我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)Pt/RGO-TPPOH納米復(fù)合物的催化機(jī)理做出了解釋。
　　 (3)通過氧化石墨烯和芘磺酸功能化的氧化石墨烯在甲醇溶液中光還原的方法，制備了石墨烯與二氧化鈦復(fù)合物(TiO2-G)和石墨烯與芘磺酸加二氧化鈦的復(fù)合物(TiO2-PSA-G)。并使用光沉積的方法將Pt納米粒子負(fù)載于石墨烯基體上。通過SEM、XRD、Raman、FTIR的表征表征觀察了該石墨烯納米復(fù)合物的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。以甲醇為電子供體，