TiO2-石墨烯磁性復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、光催化劑可以利用光能降解環(huán)境污染物，不僅起到了環(huán)境治理的作用，還可以節(jié)約能源。其中TiO2作為一種傳統(tǒng)的光催化材料，因其價廉、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，受到廣大研究者的青睞。純相的TiO2只能吸收紫外光，不能利用可見光進(jìn)行光催化降解，使其應(yīng)用受到限制。研究者們對其進(jìn)行了改性研究，并取得了一定的成果，但還需要進(jìn)一步的完善，使其不僅性能優(yōu)異，而且更具有實際應(yīng)用價值。
　　石墨烯材料，為二維的晶體材料，具有很多獨特的性質(zhì)，利用其比表面積

2、大、優(yōu)良的導(dǎo)電性等特點，與TiO2復(fù)合在一起，有望顯著提高光催化劑的催化活性。因此，通過改進(jìn)的Hummers法，制備出了氧化石墨烯材料，加入到TiO2前驅(qū)體中，通過水解反應(yīng)，制得TiO2與氧化石墨烯的復(fù)合材料，再經(jīng)過還原反應(yīng)，得到了TiO2與石墨烯的復(fù)合材料。TiO2粉末相對光催化活性較高，但是其回收利用困難，采用共沉淀法制備CoFe2O4磁性粒子，并通過溶膠凝膠方法復(fù)合到TiO2中，利用其磁性，使得催化劑的回收利用更高效而便捷。為制備

3、出既具有較高的光催化活性，又便于回收利用的多功能型光催化劑，將CoFe2O4、石墨烯同時與TiO2復(fù)合在一起，制備出性能更好的新型光催化劑。對各種復(fù)合材料進(jìn)行了紅外、X射線衍射、X射線光電子能譜、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外-可見漫反射等表征，對復(fù)合物的晶型、表面成鍵及表面形貌等有了深入的了解，并考察了實驗條件及其結(jié)構(gòu)對催化性能的影響，確定了各種復(fù)合材料的最佳制備條件。
　　制備出的GO具有很多的極性含氧基團，使得其溶解性

4、極大增強，還原以后得到的石墨烯，為單層的片層結(jié)構(gòu)，厚度為0.649nm，且GO和RGO均在可見光區(qū)有較強的吸收。
　　水解法得到的不同質(zhì)量比的TiO2/GO和TiO2/RGO復(fù)合材料，其中的TiO2均為銳鈦礦晶型。TiO2顆粒沉積在GO和RGO的片層結(jié)構(gòu)上，研究表明，TiO2顆粒在成核的過程中，與羥基和羰基的結(jié)合活性較高，而與羧基的結(jié)合活性很低。復(fù)合物在紫外光區(qū)和可見光區(qū)均有較強的吸收，在可見光下，TiO2與GO及RGO的質(zhì)量比均

5、為1:0.15時，光催化活性最好，2h降解率分別達(dá)到了99％和97.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單純的TiO2的36.8%，且復(fù)合催化劑具有較好的重復(fù)使用性能。
　　溶膠凝膠法制得不同摩爾比的TiO2與CoFe2O4復(fù)合材料，分別經(jīng)過450℃、550℃、650℃煅燒，其中的TiO2仍保持原有的晶型，CoFe2O4為尖晶石晶型。復(fù)合材料均具有磁性，且隨著CoFe2O4含量的增加而增強。樣品表面呈不規(guī)則的形貌，CoFe2O4磁性粒子表面包覆著TiO

6、2。復(fù)合材料均在紫外光區(qū)和可見光區(qū)有較強的吸收。對其進(jìn)行了可見光催化降解實驗，綜合考慮磁性和催化活性，確定TiO2與CoFe2O4摩爾比為1:0.15，經(jīng)過450℃煅燒的樣品，催化性能最好，且實際利用價值較強。
　　水解法制備出的不同質(zhì)量比的CoFe2O4/GO和TiO2/CoFe2O4/RGO復(fù)合材料，均具有較強的磁性，從而達(dá)到利用磁性對催化劑進(jìn)行回收利用的目的。其中TiO2為銳鈦礦晶型，CoFe2O4為尖晶石晶型，它們都沉積在