TiO2-WO3石墨烯復(fù)合光催化劑的結(jié)構(gòu)和性能研究.pdf

1、本文采用第一性原理方法，以層狀模型為基礎(chǔ)，研究了TiO2/WO3、TiO2/石墨烯和WO3/石墨烯復(fù)合材料的幾何結(jié)構(gòu)和電子屬性、光學(xué)屬性和光催化機(jī)理;并以水熱法制備了具有超強(qiáng)吸附性能的TiO2/WO3/石墨烯三元復(fù)合納米材料，可以輕易地除去水中的羅丹明B。具體研究?jī)?nèi)容分述如下:
　　1.采用基于密度泛函理論的第一性原理方法研究了銳鈦礦型TiO2/石墨烯復(fù)合納米材料的界面性質(zhì)及其對(duì)可見光響應(yīng)的影響。與石墨烯復(fù)合之后，C2p軌道與O2

2、p軌道雜化導(dǎo)致價(jià)帶頂部所對(duì)應(yīng)的電位更負(fù)一些，使得帶隙減小。TiO2/石墨烯復(fù)合納米材料中的電子受光照時(shí)可從新的價(jià)帶（C2p軌道）躍遷到導(dǎo)帶(Ti3d軌道)，有效地抑制了光生電子和空穴的復(fù)合。
　　2.對(duì)高比例(001)表面銳鈦礦型TiO2/石墨烯復(fù)合納米材料(TiO2(001)/G)進(jìn)行了分子模擬和計(jì)算，分析了石墨烯的摻入對(duì)能帶結(jié)構(gòu)、界面電荷遷移和可見光響應(yīng)等性質(zhì)的影響。TiO2(001)/G的帶隙顯著減小(0.47eV)，促使吸

3、收邊發(fā)生紅移。價(jià)電子受光照激發(fā)后可由TiO2遷移到石墨烯，從而使光生電子-空穴對(duì)分離開來(lái)，光量子效率得以提升。
　　3.通過構(gòu)建WO3和石墨烯復(fù)合體系結(jié)構(gòu)模型并執(zhí)行第一性原理計(jì)算，深入探討了與石墨烯復(fù)合對(duì)立方型WO3的界面電荷轉(zhuǎn)移和可見光響應(yīng)等方面的影響，并在此基礎(chǔ)上闡釋了該復(fù)合光催化劑的催化性能提高的機(jī)理。
　　4.以層狀結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)對(duì)不同配比的(WO3)x/(TiO2)y復(fù)合納米材料的幾何和電子性質(zhì)進(jìn)行了模擬研究。計(jì)算