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。     

Cu/TiO2 纳米线的制备及其光催化性能

以P25粉体为原料,采用水热法合成了TiO2 纳米线,通过NaBH4还原CuCl2溶液,在TiO2纳米线的表面负载了Cu纳米颗粒.利用透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征.结果表明,Cu纳米粒子均匀分散在纳米线表面,并且该Cu/TiO2纳米线在可见光区域表现出较强的吸收性能.光催化降解酸性红3R染料溶液测试表明,在TiO2纳米线表面负载Cu纳米颗粒对提高其催化性能具有积极作用.     

钛酸钠纳米线制备TiO_2纳米线的反应条件

结合离子交换-高温烧结法,由钛酸钠纳米线制备了TiO_2纳米线。通过XRD、Uv-vis漫反射和SEM等测试手段,探讨离子交换时间和高温烧结温度对制备TiO_2纳米线的影响,并以甲基橙为目标污染物测试其光催化性能。结果表明:离子交换时间越长越有利于钛酸纳米线的形成,离子交换48h时钛酸钠纳米线基本转换成为钛酸纳米线;过低的烧结温度不利于TiO_2纳米线的形成,烧结温度650℃时钛酸纳米线基本分解成为TiO_2纳米线;钛酸钠纳米线几乎没有光催化性能,而TiO_2纳米线具有很强的光催化性能。     

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。     

TiO2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能

本文以氧化石墨烯和钛酸丁酯为原料,利用水热法一步制备了TiO2/石墨烯复合光催化材料,研究了氧化石墨烯用量、反应温度、反应时间对TiO2/石墨烯复合材料光催化活性的影响。采用XRD,SEM,TEM和氮气吸附-脱附实验(BET)对复合光催化材料的物相、颗粒粒径、形貌及比表面积进行了表征。结果表明,本实验最佳条件是:氧化石墨烯1mg,制备温度为180℃,反应时间为16 h。产物中的TiO2为锐钛矿晶型,其平均粒径约为18 nm。复合材料的比表面积为170m2/g,平均孔径为12.45 nm。在可见光照射(λ>420nm)下以TiO2/石墨烯为光催化剂对有机染料罗丹明B(Rhodamine B,RhB)进行光催化降解,其光催化活性明显高于相同条件下制备的TiO2。     

石墨烯/TiO2纳米复合材料在光催化领域的研究进展

近年来,石墨烯以其独特的结构和优异的性能成为材料科学领域备受关注的研究前沿和热点。由于石墨烯具有超高的载流子迁移率以及超大的比表面积,将石墨烯与传统的光催化材料复合可显著提高复合材料的光催化性能。综述了石墨烯/TiO2纳米复合材料的研究进展,重点阐述了石墨烯/TiO2纳米复合材料的制备方法及其在光催化领域中的应用,并指出石墨烯/TiO2纳米复合材料的光催化机理是今后研究的重点方向。     

电化学制备石墨烯/纳米TiO2复合材料及光催化性能

在恒定直流下,采用高纯石墨棒为原料,混合无机酸溶液为电解液,采用一步电化学剥离法制备石墨烯（G）,所制备的G可稳定分散在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中。以钛酸丁脂和G为前驱物,采用溶胶-凝胶法在N₂氛围和高温加热下制备出G/nano TiO₂复合光催化材料;利用XRD、FTIR、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）、XPS、SEM和TEM等技术对G和G/nano TiO₂复合材料进行了结构性能及微观形态表征。以3,5-二硝基水杨酸（DNS）为探针物,研究了在缺氧的水体中G/nano TiO₂不同投加量的光催化效率与DNS降解机制。结果表明：采用恒压一步电化学剥离法所制备的G层与层之间剥离程度良好,片层通透性较高,六碳环上生成的含氧活性基团较少,G共轭π键结构保持良好;所制备的G/nano TiO₂复合材料中TiO₂结晶良好,颗粒紧密结合,且被固定在有褶皱的G上;降解实验发现,G/nano TiO₂复合材料具有降解DNS良好性能,且投加量对其光催化活性有直接的影响;在缺氧状态下,DNS主要发生光催化还原反应,使苯环上的硝基还原成氨基,生成5-氨基水杨酸和苯三酚等中间产物,部分发生光催化氧化反应,生成CO₂和H₂O。     

银掺杂TiO2光催化剂的制备及光催化性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸四丁酯、硝酸银为原料制备了不同银含量掺杂TiO2光催化剂,并以TG-DTA、XRD、TEM对样品进行了表征,XRD结果显示,掺杂银TiO2光催化剂为锐钛矿型,银掺杂量较低时,银均匀分布在TiO2的表面,在掺杂量为4%时,出现银的团聚。光催化亚甲基蓝结果表明,银掺杂TiO2光催化剂比未掺杂TiO2降解率明显提高,在2%银掺杂TiO2光催化剂用量为25mg,pH值为6～8,降解时间为120min,降解率可达93%。     

TiO2/石墨烯纳米复合材料的合成及其光催化应用研究进展

以石墨烯材料修饰TiO2半导体光催化材料能够促进电子-空穴的有效分离,增大半导体表面的氧化物种富集程度,提高光催化活性。因而石墨烯-TiO2复合材料在光催化领域中被广泛研究。综述了TiO2负载在石墨烯膜/片上结构、TiO2-石墨烯异质结结构、TiO2-石墨烯核-壳式结构、TiO2-石墨烯及其他掺杂物纳米复合材料的制备,及其在光催化应用中的最新研究进展。     

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。     

石墨烯/Ni/TiO_2/CNTs复合物的制备及其光催化性能

首先通过溶剂热法,在石墨烯表面负载掺杂镍的纳米二氧化钛膜,制备石墨烯/Ni/TiO2复合材料;然后以掺杂的镍为催化剂,采用化学气相沉积法,原位生长碳纳米管(CNTs),得到石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合材料。通过XRD、SEM、TEM、拉曼等方法对制备样品的晶型、微观形貌等进行了表征,考察了样品在紫外光及可见光下对甲基橙的光催化降解性能。结果表明:石墨烯和CNTs的加入使得Ni/TiO2、石墨烯/Ni/TiO2、石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合物的光催化活性依次提高,并且石墨烯/Ni/TiO2/CNTs复合物中石墨烯含量越多时,所得复合物的光催化降解性能越好。石墨烯含量最大的石墨烯/Ni/TiO2/CNTs样品,在紫外光下对甲基橙的降解率达到98%,在可见光下的光催化降解效率比掺镍TiO2提高了3.5倍。     

纳米TiO_2/粉煤灰复合材料的制备及光催化性质

为了提高TiO2的光催化效果,使催化剂易于回收再利用,利用粉煤灰为载体,采用低温超声水热法制备纳米TiO2/粉煤灰复合光催化剂。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(TEM)、红外(IR)和紫外-可见(UV-Vis)光谱分析对产物进行了表征,研究了TiO2加入量、超声时间等对复合物形貌、晶型和性能的影响。光催化降解亚甲基蓝的实验结果表明,由于TiO2和粉煤灰的共同作用,所得复合光催化剂的性能优于纯TiO2的光催化性能。     

TiO2/石墨烯基复合材料的制备及光催化降解染料研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO)和水解法制备的TiO₂及溶剂热法制备了还原氧化石墨烯(rGO)和一系列不同浓度的rGO/TiO₂纳米复合材料(0、5%、10%、15%、20%质量分数),并对合成产物进行SEM、XRD、XPS、DRS、Raman等表征,研究不同实验条件下纯TiO₂和rGO/TiO₂复合催化剂对亚甲基蓝染液(MB)的降解效果。结果表明,复合光催化剂中TiO₂主要为锐钛矿相,溶剂热合成引入的还原氧化石墨烯(rGO)对TiO₂的物相没有产生影响,rGO的引入使得rGO/TiO₂吸收带发生一定红移,TiO₂禁带宽度由3.23降低至3.09 eV;合成的(15%质量分数)rGO/TiO₂具有最佳的光催化效果,光催化活性最高,在100 W高压汞灯照射下70 min对20 mg/L的亚甲基蓝染料的降解率达97.6%;在500 W氙灯光源下照射70 min对20 mg/L亚甲基...     

诱导助剂对石墨烯负载的TiO_2颗粒分布、结构和光催化活性的影响

采用一步水热法原位诱导合成TiO_2/石墨烯复合催化剂,通过X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),拉曼光谱(Raman),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)表征复合催化剂的晶体结构、官能团强弱、微观形貌和光学特性。以葡萄糖(glucose)、十二烷基硫酸钠(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为诱导助剂,研究其对复合催化剂形貌和光催化降解甲基橙(MO)活性的影响。结果表明:以葡萄糖和十二烷基硫酸钠为诱导助剂合成的复合催化剂活性最高,紫外光照射30min,MO降解率可达92%,而商用P25降解率达到90%需要120min,同时以聚乙烯吡咯烷酮为诱导助剂合成的复合催化剂和TiO_2/石墨烯自组装形成的复合材料光催化活性差别不大。     

基于介孔TiO2/石墨烯修饰的TiO2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池

本工作制作了基于介孔TiO₂/石墨烯修饰的TiO₂纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池,并进行表征。光阳极结合了介孔TiO₂的高染料吸附率,TiO₂纳米线的高载流子传导率和石墨烯的高电子收获能力等优点,使器件光电转换效率有了很大的提高。制作出的染料敏化太阳能电池光电转换效率高达7.58%,比纯纳米线制作的电池约提高了1.5倍,在拥有相似一维结构的染料敏化太阳能电池中具有较大优势。     

TiO_2/聚苯胺复合材料的合成、结构表征及光催化性能

在室温下,以苯胺为单体、钛酸四丁酯为反应物,通过化学氧化原位聚合和溶胶-凝胶的方法制备了TiO2/聚苯胺复合材料。利用X-射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、紫外-可见吸收光谱仪、热失重分析仪等对复合材料表面的微观结构及热稳定性进行了表征。通过光催化降解甲基橙实验评价了TiO2/聚苯胺复合光催化剂在紫外光条件下的光催化活性,实验表明,TiO2/聚苯胺复合材料的催化效率大大提高,特别是TiO2/聚苯胺(质量比例为1/2)复合材料对甲基橙的降解效率最高达到85.7%。     

石墨烯修饰氮掺杂TiO2纳米材料的制备及光催化性能

以TiN粉末煅烧制备的氮掺杂纳米TiO_2(N-TiO_2)和氧化石墨烯为原料,在水热条件下制备了石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2纳米材料(GNT)。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对所制备的样品进行了表征。紫外-可见漫反射吸收谱表明石墨烯与氮掺杂的共修饰使得TiO_2的吸收带边发生红移,且其可见光吸收性能明显提高。可见光照射下降解亚甲基蓝溶液的实验结果表明石墨烯修饰的氮掺杂TiO_2的光催化降解性能分别是TiO_2、N-TiO_2的4.3倍和1.9倍。     

TiO_2/电气石复合材料的制备及其光催化性能

以电气石为复合载体,钛酸丁酯为原料,采用超声辅助溶胶-凝胶法制备了TiO_2/电气石复合材料。用XRD、FT-IR、UV-Vis DRS、SEM等测试手段对复合材料的微观结构、光吸收性能及元素组成等进行了表征。以TNT作为目标污染物,考察了复合材料的光催化性能。结果表明,TiO_2复合电气石后,晶粒细化,材料吸收光谱产生红移,光催化活性显著提高,且具有良好的稳定性。     

V-N共掺杂TiO_2/玻璃珠光催化复合材料的制备及光催化性能

用溶胶-凝胶法制备V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料,研究V-N-TiO_2(V-N-TiO_2)的浓度、V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数、玻璃珠尺寸、煅烧温度和煅烧时间对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能的影响。采用XRD、EDS、TEM、XPS等测试手段对复合材料的结构和性能进行表征;在100 W汞灯下,以苯酚溶液为目标降解物,对V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料光催化性能进行测定。研究表明:当V-N-TiO_2/玻璃珠的浸渍次数为4次、玻璃珠尺寸为2~3mm、煅烧温度为400℃和煅烧时间为4.5h时,得到的V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料对苯酚的光催化性能最佳,且单位催化剂对苯酚的降解量略高于V-N-TiO_2。V-N-TiO_2/玻璃珠光催化复合材料既易于回收,又具有良好的光催化性能。     

石墨烯/TiO2基三元复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯/TiO_2基三元复合材料具有优异的物理、化学性质,相较于石墨烯/TiO_2二元复合物,三元复合材料具有更优异的电化学性能和光催化活性。综述了石墨烯/TiO_2/金属单质、石墨烯/TiO_2/金属氧化物、石墨烯/TiO_2/金属硫化物复合材料的制备方法,介绍了这些复合材料在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、光催化等领域的应用,并对石墨烯/TiO_2基三元复合材料的合成与应用进行了展望。