ZnS/还原氧化石墨烯复合材料的制备及光催化性能

水热法一步合成ZnS/还原氧化石墨烯（ZnS/RGO）复合材料,通过XRD、FTIR、Raman、SEM分析溶剂（乙醇、水）对ZnS/RGO复合材料形貌和结构的影响。结果表明,以乙醇为溶剂制备的ZnS颗粒尺寸小、均匀分散在石墨烯片层上,在形成ZnS纳米颗粒的同时将氧化石墨烯（GO）还原成石墨烯。对亚甲基蓝（MB）的光催化结果显示,ZnS/RGO复合材料具有优异的光催化性能,其光催化速率是纯ZnS颗粒的3.7倍,石墨烯作为优良光生电子的传输通道和收集体能够降低光生电子-空穴对的重新结合率,极大提高了ZnS/RGO复合材料的光催化性能。      

介孔RGO/TiO2复合光催化材料的制备及光催化性能

采用溶胶-凝胶法, 以氧化石墨烯(GO)、钛酸四丁酯(TBT)为原料, 聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构引导剂, 柠檬酸为水解抑制剂和表面活性剂原位合成不同GO含量的介孔氧化石墨烯/二氧化钛复合材料(GO/TiO₂), 再经过紫外灯辐照还原获得介孔还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料(RGO/TiO₂)。通过X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积(BET)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)对样品进行分析表征, 研究了RGO/TiO₂的形貌、孔径分布情况, RGO的引入对光生电子-空穴对寿命、吸附性能、光催化性能的影响。分别在紫外光和太阳光条件下评价了复合材料的光催化性能, 并在紫外光条件下, 对催化剂进行了多次回收循环测试。测试结果表明: TiO₂均匀地生长于RGO表面, RGO/TiO₂为介孔材料; RGO的引入可以有效地抑制光催化剂中光生-电子空穴对的复合, 提高吸附性能和光催化性能, 7wt%RGO/TiO₂显示出对甲基橙的最佳吸附效果; 5wt%RGO/TiO₂对甲基橙具有最佳光催化效果和稳定的催化活性, 经过4次循环后, 紫外光照50 min, 对甲基橙的降解率仍能达到首次降解效率的90%以上。     

RGO-MIL-68(Fe)复合材料的静电自组装合成及光催化还原Cr(Ⅵ)的性能

采用静电自组装方法制备氧化石墨烯（GO）-MIL-68（Fe）复合物,并通过简单溶剂热处理,将GO还原为还原氧化石墨烯（RGO）,首次制得RGO-MIL-68（Fe）复合物。通过XRD、FESEM、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）等方法对RGO-MIL-68（Fe）复合催化剂的晶体结构、形貌、光吸收性能等物理化学性质进行表征。在可见光照射下,以草酸铵（（NH₄）₂C₂O₄）为牺牲剂,对RGO-MIL-68（Fe）复合材料进行光催化还原Cr（Ⅵ）性能评价,结果表明,只需复合少量的RGO,MIL-68（Fe）的光催化活性就能显著地提高。当RGO含量为1wt%时,RGO-MIL-68（Fe）复合材料表现出最优的光催化活性,反应60 min,体系中的Cr（Ⅵ）的还原率高达81%。结合电化学分析可知,这主要是由于RGO的引入在增强MIL-68（Fe）光吸收性能的同时也促进了光生载流子的分离。      

溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能

采用溶胶-凝胶法和改进的Hummers法制备了还原氧化石墨烯/二氧化钛(RGO/TiO_2)复合光催化剂。对该光催化剂的形貌、结构进行了表征与分析,并以亚甲基蓝(MB)模拟有机废水,研究了该复合材料的光催化性能。结果表明,大量TiO_2粒子负载在RGO片层表面形成膜层,分散均匀;在RGO/TiO_2中,TiO_2为锐钛矿型,RGO仍保留部分含氧官能团;RGO的引入使得RGO/TiO_2吸收带发生红移,能带宽度由3.2 eV降低至3.0 eV;RGO/TiO_2复合光催化剂具有良好的光催化降解性及循环稳定性,在持续光照MB溶液30 min后,最高降解率可达96.9%,5次循环光催化降解后,RGO/TiO_2仍有近90%的降解效率。     

还原氧化石墨烯/SnS_2纳米复合物的制备与可见光光催化性能

以氧化石墨烯(GO)和SnCl_4·5H_2O为前驱体,通过水热法制备了SnS_2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱表征了所制备的样品。在可见光(λ≥420nm)光照下光催化降解甲基橙水溶液来检测SnS_2/RGO复合物的光催化活性。结果表明:所制备的SnS_2/RGO复合物表现出增强的可见光光催化活性,其中,含1%(wt,质量分数,下同)石墨烯的复合光催化剂活性最好。SnS_2/RGO复合物光催化活性的增强是由于石墨烯是优秀的电子受体和传输体,它减少了光生载流子的复合,从而提高了光催化活性。     

TiO2/石墨烯夹层结构复合材料的制备及光催化性能

以氧化石墨烯（GO）、1, 12-二氨基十二烷(C₁₂H₂₈N₂)、TiO₂溶胶为原料,通过预插层-离子交换-煅烧法制备TiO₂/石墨烯夹层结构纳米复合材料。采用XRD、Raman、FTIR、TEM、TG、UV-Vis和PL对TiO₂/石墨烯夹层结构纳米复合材料进行表征,并研究不同TiO₂含量的TiO₂/石墨烯纳米复合材料对环丙沙星（CIP）的光催化降解性能。在煅烧过程中,TiO₂的晶化和GO的还原同时进行。根据XRD和FTIR结果推断,TiO₂纳米颗粒在石墨烯层间原位生成,并通过化学键固定在石墨烯上,形成了石墨烯/TiO₂/石墨烯夹层结构。当TiO₂的质量分数为65.5wt%时,TiO₂/石墨烯复合材料表现出对环丙沙星最佳的光催化活性,150 min光照后降解率为90%高于纯TiO₂     

两步水热法制备还原氧化石墨烯/纳米TiO_2复合材料及其光催化性能

为研究由还原氧化石墨烯(RGO)和具有高活性晶面的TiO_2组成的复合材料的制备方法及其光催化性能,首先采用两步水热法制备了RGO/纳米TiO_2复合材料:第1步为合成暴露高活性晶面的纳米TiO_2;第2步为将合成的纳米TiO_2与氧化石墨烯(GO)复合,形成RGO/纳米TiO_2复合材料。然后,利用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的暴露不同晶面的纳米TiO_2和RGO/纳米TiO_2复合材料进行了表征,评价了其光催化性能。结果表明:在水热法的第1步中,通过调节HF的浓度能可控制备出具有高活性的(001)和(101)晶面的纳米TiO_2,氟原子在纳米TiO_2中以物理吸附态和化学结合态这2种形态存在;在第2步后,GO与纳米TiO_2复合形成RGO/纳米TiO_2复合材料,同时在此过程中GO被转化成RGO。在紫外光照射下,两步水热法合成的RGO/纳米TiO_2复合材料具有很好的光催化性能,明显优于商用TiO_2(P25)和纳米TiO_2的。RGO/纳米TiO_2复合材料的光催化性能有明显的提高,RGO和TiO_2暴露的晶面对光催化活性有影响。     

石墨烯/纳米TiO_2复合材料的制备及光催化还原性能

为探索超声辅助下利用紫外光及耦合热还原工艺制备RGO/纳米TiO_2复合材料的方法,并对其在缺氧水体中的光催化还原特性进行研究,首先,以鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),进而通过超声/紫外光还原工艺制备了还原氧化石墨烯(RGO);然后,以钛酸丁脂和RGO为前驱物,采用溶胶-凝胶法并在氮气保护下高温加热制备了RGO/纳米TiO_2复合光催化材料;接着,利用FTIR、XRD、BET及紫外-可见光谱等对RGO/纳米TiO_2复合材料进行了结构性能表征;最后,以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为探针物,研究了RGO/纳米TiO_2在缺氧水体中的光催化特性与2,4-D降解机制。结果表明:采用低温氧化Hummers法制备的GO六碳环上生成的活性基团较少,采用超声/紫外光还原工艺及耦合高温热还原工艺可使环状结构得到良好的修复;所制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的2,4-D降解能力,在缺氧状态下,2,4-D主要发生光催化还原反应,脱除苯环上的氯,产生氯酚、邻苯三酚及间苯三酚等中间产物,部分2,4-D被氧化降解生成CO_2和H_2O。制备的RGO/纳米TiO_2复合材料具有良好的光催化还原性能。     

石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能

以氧化石墨烯（GO）和钛酸四丁酯（Ti（OBu）₄）作为初始反应物,采用乙醇溶剂热法合成了石墨烯/纳米TiO₂复合材料,并利用XRD、FE-SEM、TEM、RAMAN和XPS等手段对石墨烯/纳米TiO₂复合材料的晶体结构、形貌及元素形态等性质进行了表征,同时将复合材料应用于光催化降解甲基橙溶液,进行光催化性能评价。结果表明：Ti（OBu）₄在乙醇溶剂中通过化学静电引力吸附到GO表面,经过溶剂热反应,GO被还原成石墨烯的同时,石墨烯的表面负载生长锐钛矿TiO₂颗粒。随着溶剂热反应时间的延长,GO表面的活性基团减少,还原更加彻底,同时TiO₂晶粒有一定的增大趋势;与纯TiO₂相比,石墨烯/纳米TiO₂复合材料光催化活性明显提高,石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。     

ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究

采用溶剂热法,制备了一系列不同还原氧化石墨烯(RGO)含量(0,2%,4%,6%和8%(质量分数))的ZnO-石墨烯复合材料。通过XRD、SEM、PL等方法对复合材料样品进行了表征。结果表明,所有掺杂RGO的复合材料样品均没有改变ZnO的结构;纯ZnO样品为圆球状颗粒,晶粒尺寸约为40 nm,掺入RGO后,样品的晶粒尺寸出现了不均匀现象,并且随着RGO含量的增加,复合材料样品的团聚逐渐加大;所有复合材料的发射峰都在373 nm附近,随着RGO掺量的增加,复合材料的本征发射峰的强度呈现先降低后升高的趋势;RGO的引入可以提高复合材料在可见光区域的吸收,并且吸收峰有轻微红移的趋势;随着RGO掺量的增加,复合材料的光催化性能呈现出先升高后降低的趋势,当RGO含量为6%(质量分数)时,复合材料的光催化性能最佳,降解率和反应速率常数分别达到71.97%,0.017 min~(-1)。     

氧化石墨烯可见光催化能力的影响因素

为了验证氧化石墨烯的光催化能力,研究能增强其光催化效果的最佳条件,用改进的Hummer法制备了氧化石墨烯及分散液,通过扫描电镜、透射电镜、红外图谱、拉曼光谱以及荧光共聚焦光谱,对氧化石墨烯的微观形貌、成分、结构进行表征研究;在光照条件下降解亚甲基蓝验证其光催化能力,通过改变催化剂浓度、搅拌条件、曝气氧气浓度和外加电流,研究了四种条件对光催化能力的影响.在亚甲基蓝浓度为40 mg/L,氧化石墨烯浓度为20 mg/L,曝气量为2 L/min,氧气浓度为50%时,2 h可见光照射后亚甲基蓝降解率为62.9%,总去除率为89.9%;当不进行曝气处理,外加电流密度为1 m A/cm~2时,2 h可见光照射后亚甲基蓝降解率为53%,总去除率为87.9%.氧化石墨烯可以通过光催化产生羟基自由基降解污染物,通过改变条件来增加自由基含量可以提升催化效果.     

Graphene-SnO(2) composites for highly efficient photocatalytic degradation of methylene blue under sunlight

Graphene sheets decorated with SnO(2) nanoparticles (RGO-SnO(2)) were prepared via a redox reaction between graphene oxide (GO) and SnCl(2). Graphene oxide (GO) was reduced to graphene (RGO) and Sn(2+) was oxidized to SnO(2) during the redox reaction, leading to a homogeneous distribution of SnO(2) nanoparticles on RGO sheets. The scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) images show uniform distribution of the nanoparticles on the RGO surface and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) shows an average particle size of 3-5?nm. The RGO-SnO(2) composite showed an enhanced photocatalytic degradation activity for the organic dye methylene blue under sunlight compared to bare SnO(2) nanoparticles. This result leads us to believe that the RGO-SnO(2) composite could be used in catalytic photodegradation of other organic dyes.     

V-N-TiO2/凹凸棒土和V-N-TiO2/玻璃珠复合材料的吸附及光催化性能

采用自主研制的V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料,选用腐殖酸、亚甲基蓝、二甲基甲酰胺为目标降解物,对复合材料的吸附特点和光催化性能进行了研究。研究表明,除对二甲基甲酰胺,V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料、凹凸棒土、玻璃珠负载材料对腐殖酸、亚甲基蓝的吸附符合Langmuir等温模型,V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料的负载形式对其吸附性能影响最大。V-N-TiO₂光催化剂、V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料对腐殖酸、亚甲基蓝的光催化反应均符合一级动力学方程。V-N-TiO₂/凹凸棒土、V-N-TiO₂/玻璃珠光催化复合材料的光催化性能与吸附平衡常数K_a、光催化表面反应的速率常数K_r有关。当光催化复合材料对不同目标降解物的吸附平衡常数差别较大时,吸附平衡常数越大,反应速率常数越大,光催化反应进行得越快;当光催化复合材料对不同目标降解物的吸附平衡常数差别不大时,光催化表面反应的速率常数越大,反应速率常数则越大,光催化反应进行得越快。      

Titania-reduced graphene oxide nanocomposite as a promising visible light-active photocatalyst for continuous degradation of VVOC in air purification process

Titania-reduced graphene oxide nanocomposites have been prepared through facile hydrothermal method by a reaction between P25 as TiO₂ source and graphene oxide. Reduction of graphene oxide and its reaction with P25 nanoparticles were achieved simultaneously at high temperature and pressure during the hydrothermal process with the minimum organic solvents. Chemical bonds, crystalline structure, morphology, porosity and light absorption of composites along with their photocatalytic activity under UV and visible light irradiation were investigated. Transmission electron microscopy images showed that P25 nanoparticles, with diameters about 25 nm, were dispersed on the sheets of reduced graphene oxide (RGO) homogeneously. A stronger interaction between P25 and RGO provided a red shift about 20 nm in the absorption edge of the composites. To set up a continuous tubular reactor made from thin layer of the prepared material, composite films were coated on the external surface of a steel tube to make an annular reactor. The reactor was equipped with UV or visible light sources to investigate the photocatalytic activity of the prepared composites in a continuous air flow contaminated with specified amount of acetaldehyde as a VVOC (very volatile organic compound) model molecule. Degradation efficiency of P25–RGO with 0.5 wt% RGO was significantly high under visible light irradiation, and about 70% conversion was observed using an air flow at normal conditions with specific flow rate of 17 ml min^?1 and 500 ppm acetaldehyde, by 30 mg of the coated composite in the reactor. Composites with low amount of RGO would be an appropriate photosensitizer and electron acceptor to suppress the recombination of photogenerated electron–hole pairs to enhance the photocatalytic performance.     

还原剂对Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯复合材料结构及电化学性能的影响

为研究还原剂对Ni(OH)_2/还原氧化石墨烯(RGO)复合材料结构及电化学性能的影响,首先以氧化石墨烯(GO)和硝酸镍作前驱体,采用水热法制备了Ni(OH)_2/RGO复合材料;然后,利用XRD、SEM和Raman光谱仪表征了复合材料的结构和形貌,并采用循环伏安法、恒流充放电曲线和电化学阻抗谱研究了复合材料的电化学性能。结果表明:以(NH2)2CSO2作还原剂时,制备的β-Ni(OH)_2/RGO复合材料为RGO纳米片与Ni(OH)_2纳米片相互插层的结构;在电解液(6mol/L KOH溶液)中,0.2C放电倍率时β-Ni(OH)_2/RGO复合材料的比容量高达341.0mAh/g,10.0C放电倍率为时复合材料的比容量为242.2mAh/g,仍能保持β-Ni(OH)_2理论比容量的83.8%。所得结论表明制备的Ni(OH)_2/RGO复合材料显现出良好的电化学性能。