24162.fe3改性二氧化鈦氧化石墨烯雜化材料的制備及其光催化活性的研究

1、AthesissubmittedtoZhengzllouUniVersityforthedegreeofMasterPr印arationandStudyonPhotocatalyticDegradationActivityofFe3一ModifiedTitania／Graphene0xideHybridMaterialsByHongyingLinSupervisor：ProfShaok伍CaoProfShengang二如v‘，Mater

2、ialsEngineeringSch001ofMaterialsScienceandEngineeringApril，2014摘要摘要隨著工業(yè)的發(fā)展，水污染日益嚴(yán)重，廢水的處理技術(shù)曰益受到關(guān)注。半導(dǎo)體光催化劑能夠利用太陽(yáng)光對(duì)廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解，這對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要意義。在現(xiàn)有的半導(dǎo)體光催化劑中，納米二氧化鈦(TiO：)是最常用的光催化劑，具備廉價(jià)、無(wú)毒及對(duì)光照穩(wěn)定等特點(diǎn)，是當(dāng)前最具應(yīng)用潛力的光催化材料之一。然而Ti02在光催化

3、過(guò)程當(dāng)中也存在一些固有缺陷，如太陽(yáng)能利用率低、量子效率低、容易團(tuán)聚、親油性不足等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本課題對(duì)提高Ti02的光催化性能做了以下研究：Fe3是具有半充滿(3d5)電子構(gòu)型的金屬離子，其原子半徑與Tr原子半徑相近，通過(guò)攪拌吸附的方式將金屬Fe3沉積到Ti02表面得到不同含鐵量的Fe3改性的二氧化鈦(FeT)。石墨烯是一種具備二維平面結(jié)構(gòu)單原子厚度的新型碳納米材料，室溫下的電子遷移率可以到達(dá)約15000cm2V1s～，將FeT與

4、氧化石墨烯(G0)復(fù)合得到G0FeT。對(duì)所制備材料進(jìn)行光催化活性測(cè)試，結(jié)果表明，少量的Fe3就能使Ti02的吸光性能提高，2叭％是最佳理論吸附量，2、Vt％Fe—T在15h內(nèi)對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的降解率為349％，比純Ti02高3％。GO能增強(qiáng)FeT對(duì)光的吸收能力和對(duì)染料的吸附能力，lO塒％是最佳理論吸附量，10塒％GO2叭％FeT是2吼％FeT光催化效率的2倍。針對(duì)納米TiOz容易團(tuán)聚、親油性不足等問(wèn)題，采用p二酮配合物——乙酰丙酮鐵(

5、Fe(acac)3)對(duì)Ti02進(jìn)行表面改性得到Fe(acac)3一T，將Fe(acac)3T與GO復(fù)合得到GOFe(acac)3T。對(duì)所制備材料進(jìn)行光催化活性測(cè)試，結(jié)果表明，F(xiàn)efacacl3能提高Ti02的光催化性能，最佳理論吸附量是025Ⅲ％，O25砒％Fe(acac)3T是Ti02光催化效率的15倍，lO砒％GOO25吼％Fe(acac)3一T是0，25砒％Fe(acac)3T光催化效率的14倍。關(guān)鍵詞：二氧化鈦；金屬改性；氧化石