23148.石墨烯基半導體納米復合材料的制備、表征及其光催化性能研究

1、浙江理工大學學位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得浙江理工大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學位論文作者簽名：染久字簽字日期：乙力件年了月彭日石墨烯基半導體納米復合材料的制備、表征及其光催化性能研究摘

2、要石墨烯是由單層碳原子通過sp2雜化形成的二維平面碳納米材料，具有比表面積大，電子遷移率高，透光性好和吸附能力強等眾多優(yōu)異的性能，是理想的光催化劑載體。由于Ti02光催化劑具有氧化能力強，廉價無毒害，物理與化學性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，在開發(fā)利用清潔能源和污水處理方面極具應(yīng)用潛力，是當前研究最多的半導體光催化材料，但是Ti02缺乏可見光響應(yīng)，光生載流子復合效率高，光催化性能低下，需要對其進行有效地改性研究，或?qū)ふ移渌袧摿Φ男滦涂梢姽獯呋瘎?，?/p>

3、便滿足實際應(yīng)用的需求。新近發(fā)現(xiàn)的A93P04光催化劑具有優(yōu)異的可見光催化活性，被視為光催化領(lǐng)域的一個重大突破，但是A93P04容易發(fā)生光腐蝕，穩(wěn)定性問題亟待解決?？紤]到石墨烯的優(yōu)異性能以及與Ti02，A93P04等半導體納米材料之間可能存在的協(xié)同作用，構(gòu)建石墨烯基半導體納米復合材料是對傳統(tǒng)光催化劑進行改性研究的重要方向，同時也為提高A93P04等新型可見光催化劑穩(wěn)定性提供了新思路。本文首先利用化學氧化還原法制備了氧化石墨烯(graphe

4、neoxide，OO)冪I還原性氧化石墨烯(reducedgrapheneoxide，RGO)并作為石墨烯在納米復合材料中的廉價替代材料，分別制備出了Ti02／RGO，A93P04／RGO／Ag以及Ti02／A93P04／GO三種納米復合材料，對每種納米復合材料的表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的表征，深入探討了不同納米復合材料的光催化效率和協(xié)同作用機理，取得的主要研究結(jié)果如下：(1)利用改性Hummers法制備了表面含有大量含氧官能團的G

5、O，并以Ti(S04)2和GO溶液作為前驅(qū)體，乙醇／水溶液作為還原劑，利用簡單的一步水熱合成法制備出Ti02／RGO納米復合材料；GO在水熱還原過程中被有效地還原為RGO，同時晶粒尺寸約為10niil的銳鈦礦型Ti02納米顆粒在RGO表面原位生長，兩者形成了緊密的界面復合結(jié)構(gòu)；在紫外光照射下，隨著RGO含量的增加，Ti02／RGO納米復合材料的光催化降解速率逐漸提高，其中RGO含量最高的Ti02／RGO4樣品的光催化降解速率約是普通Ti

6、02納米顆粒樣品的56倍；Ti02／RGO納米復合材料的優(yōu)異光催化性能主要來自于Ti02與RGO之間的協(xié)同作用，包括以下幾個方面：RGO可以快速接受和轉(zhuǎn)移Ti02導帶上的光生電子，抑制了光生載流子的復合；RGO與Ti02之間存在化學鍵的相互作用，使得禁帶寬度減小，光譜吸收范圍增大；RGO增強了光催化劑對污染物分子的吸附能力，更有利于在材料表面進行光催化反應(yīng)。(2)先利用簡單的液相沉淀法制備了A93P04／GO納米復合材料，再利用新穎的光