热处理工艺对改性石墨烯薄膜光催化性能的影响

根据改进的Hummers法制备了5mg/mL的改性石墨烯分散液,并且采用匀胶法在玻璃基底上制备了改性石墨烯薄膜。采用包括Raman光谱在内的多种手段对热处理还原前后薄膜的微观形貌、成分及结构进行了表征。以亚甲基蓝作为目标降解物,在可见光照射下研究了不同温度下,真空还原和空气还原两种热处理还原方式对该薄膜光催化性能的影响。结果表明:随着热处理温度的升高,薄膜表面含氧官能团逐渐去除,EDS能谱中C/O原子比逐渐增大,拉曼光谱中ID/IG逐渐增强,反应速率常数逐渐降低,改性石墨烯薄膜光催化降解亚甲基蓝能力逐渐下降,相同温度下,真空热处理薄膜比空气热处理薄膜光催化降解能力高。     

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.     

ZnO/GO复合物的光催化性能研究

以尿素和硝酸锌作为反应物,采用均匀沉淀法制备ZnO的前驱物,300℃焙烧制备ZnO颗粒,再将其分散在氧化石墨烯(GO)中制备ZnO/GO复合物,考察复合物在可见光下降解亚甲基蓝的光催化性能。当GO添加量为9%时,氙灯光照3h,对亚甲基蓝的降解率达到96.6%。XRD与SEM结果都显示,GO明显阻止了纳米ZnO颗粒的团聚。紫外-可见漫反射吸收光谱显示,相比单纯ZnO,ZnO/GO对可见光的响应明显增强。     

氧化石墨烯对亚甲基蓝的可见光催化降解

用改良的Hummers法制得了氧化石墨烯,对其微观形貌、成分和结构进行了表征,并使用亚甲基蓝溶液测试其光催化效率。通过SEM、TEM、Raman分析表明,得到的是少层氧化石墨烯,碳氧原子数比在3∶1左右。荧光共聚焦光谱显示,所得到的氧化石墨烯在420～700nm的光波谱范围内都有特征吸收峰。氧化石墨烯能够迅速吸附亚甲基蓝分子,然后对其进行光催化降解,在亚甲基蓝浓度为40mg/L、氧化石墨烯浓度为10mg/L时,降解率能达到40%。之后,初步探究了氧化石墨烯的光催化机理。     

复合催化剂SiO_2/CNI的制备及其光催化性能研究

以碘化铵和二氰二胺为原料,采用水浴-锻烧法制备了SiO_2/碘氮化碳(CNI)复合光催化剂。利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对催化剂进行了表征。以亚甲基蓝、甲基橙分别为光催化反应模型化合物,评价了SiO_2/CNI的可见光催化活性。研究结果表明,与纯CNI相比,CNI/SiO_2复合光催化剂具有更高的催化活性,当SiO_2与CNI的质量比为1∶15时,光催化剂的降解率达到最高点,在该优化条件下,可见光照射40min,SiO_2/CNI光催化降解亚甲基蓝的降解率达到66.8%,光催化降解甲基橙的降解率达到23.7%。     

g-C_3N_4/TiO_2对亚甲基蓝光催化性能研究

采用偏钛酸为钛前驱体,三聚氰胺为氮源,制备g-C3N4/TiO2复合纳米光催化材料,研究不同原料配比、焙烧温度及不同焙烧时间制备的g-C3N4/TiO2光催化材料对亚甲基蓝以可见光激发降解亚甲基蓝溶液,考察其光催化活性,采用紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱、三维荧光(FS)光谱进行机理研究。     

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。     

N掺杂石墨烯量子点的制备及其光催化降解性能

石墨烯量子点(GQDs)作为绿色、经济的新型碳质纳米材料在有机污染物的降解、能源利用方面有着广泛的应用前景。以柠檬酸为碳源,尿素作为氮源,通过水热法制备出尺寸均匀、高荧光的N掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。通过X射线衍射、拉曼光谱、透射电子显微镜、荧光光谱、紫外可见吸收光谱等手段对N-GQDs的晶型结构、微观形貌、表面官能团分布和光物理性能进行表征。通过MTT法对N-GQDs的毒性进行检测,又通过对亚甲基蓝(MB)的光催化降解考察样品的光催化性能。结果表明,制备的N-GQDs尺寸均匀、荧光强度高且毒性低。由于N原子的成功掺杂,N-GQDs作为光催化剂在可见光下对MB进行光催化降解比MB的自身降解更快,在短时间内(120 min)降解率可以达到82.5%。     

磁控溅射制备非晶态TiO2-V薄膜的光催化性能研究

采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备v掺杂非晶态TiO2薄膜,研究了射频掺杂功率、基片温度以及薄膜厚度等因素对薄膜光催化性能的影响.x射线衍射(XRD)及x光电子能谱(XPs)分析表明:薄膜为非晶态,薄膜主要成分为钛(Ti)和钒(V),其比例为8.7:l.光催化降解10mg/L的亚甲基蓝溶液实验表明:随着薄膜厚度的增加,光催化降解率递增,当厚度达129nm时,薄膜对亚甲基蓝的降解率为83.36%.     

Magnéli相亚氧化钛材料的制备及其可见光光催化性能

以金红石型钛白粉为原料,采用铝还原-盐酸酸洗工艺常压下制备了Magnéli相亚氧化钛材料.采用包括X射线衍射(XRD)仪等多种表征方法测定了制备样品的物相组成、形貌、化学价态及光谱吸收性能,并测试了可见光下样品降解甲基蓝的光催化活性.研究结果表明:950℃焙烧15～30 min条件下制备的Magnéli相亚氧化钛材料主要为Ti4O7和Ti5O9的混合相,采用盐酸酸洗可以有效去除样品中的Al,但含有不溶于酸的α-Al2O3.该工艺制备的Magnéli相亚氧化钛颗粒尺寸为100～200 nm,没有存在明显的团聚烧结长大现象,具有良好的可见光和近红外光吸收性能以及在可见光条件下具有较好的光催化能力.     

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。     

一锅法原位合成石墨烯/CdS纳米片状混合物及其光催化性能研究

通过一锅法原位合成法制备出石墨烯/CdS纳米薄片复合材料,运用X射线衍射图谱(XRD)、透射电镜(TEM)等分析方法对制备的样品的晶体结构和形态进行了表征。并借助光化学反应仪研究了其对亚甲基蓝溶液的脱色性能。结果表明:CdS纳米颗粒均匀的分布在石墨烯的表面,粒径大约为90nm左右。石墨烯/CdS在可见光照射下对亚甲基蓝溶液有良好的脱色效果。当光照时间达到60min,对亚甲基蓝溶液降解效率达到最大,为91%。     

水热法制备TiO_2/g-C_3N_4及其光催化性能

采用水热法合成了可见光响应的TiO_2/g-C_3N_4复合催化剂,通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(BET)法、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。并以亚甲基蓝为降解对象,考察了在可见光条件下不同催化剂对亚甲基蓝的降解能力。研究结果表明,锐钛矿型二氧化钛均匀地负载在石墨相氮化碳片层上,TiO_2/g-C_3N_4复合材料的光吸收带边扩展到470nm,具有优异的可见光催化效率,它对亚甲基蓝的光催化降解率达到99.0%。     

二氧化钛薄膜材料的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯[Ti(OC4O9)]4为原料,乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,制备了二氧化钛薄膜,同时以硝酸镧和硝酸镍为掺杂物制备了单掺、共掺的二氧化钛薄膜,研究了其可见光吸收性能和光催化降解性能。实验表明,掺杂后的二氧化钛薄膜在可见光区仍有明显吸收,掺镧的二氧化钛薄膜对亚甲基蓝降解效果较好,光催化降解率达到76.54%。     

双元素共掺杂改性纳米TiO2的制备及光催化性能

以溶胶-凝胶法制备了钒氮双元素共掺杂的纳米TiO2,并对亚甲基蓝进行了降解处理。通过XRD、XPS、UV-Vis等方法对制备的样品进行了结构及性能的表征。结果表明:钒氮共掺杂能提高TiO2的光催化性能,掺杂后催化剂光响应范围发生了红移,可见光降解处理亚甲基蓝活性增强。     

钼氮共掺杂TiO2的制备及其光催化活性

采用简单的溶胶-凝胶法制备了一系列不同钼掺杂比例的钼氮共掺杂TiO2光催化剂,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis DRSs)及光致发光光谱(PL)等手段对催化剂进行了表征,并通过降解亚甲基蓝(MB)对催化剂光催化活性进行了评价.结果发现,掺杂后TiO2在可见光区吸收...     

还原氧化石墨烯负载极性面占优氧化锌对亚甲基蓝的光催化降解

采用光还原方法将氧化石墨烯负载在极性面占有的氧化锌六棱盘上合成出氧化锌-还原石墨烯复合光催化材料。在紫外-可见光辐照下,该复合材料的光催化降解亚甲基蓝活性得到明显提高。光催化性能的提高主要归因于还原氧化石墨烯对光生电子的捕获抑制了电子和空穴的复合以及还原氧化石墨烯对亚甲基蓝分子的有效吸附。还原氧化石墨烯的最优负载量约为2%,同时负载的还原石墨烯对光的吸收可在一定程度上减少复合材料对光子的利用率。     

环境友好型塑料用改性ZnO添加剂的光催化性能研究

以纳米ZnO和AgNO3溶液为原料,采用掺杂的方法制备了改性的塑料用ZnO添加剂,通过其光催化降解亚甲基蓝的效果评价了样品的光催化性能。实验结果表明,当银的掺杂量为2.8%,光催化剂添加浓度是0.8g/L时,此时Ag/ZnO复合粉体对亚甲基蓝的光催化降解效果最好。制备的Ag/ZnO复合粉体在紫外光区和可见光区都有较强的吸收,且吸收峰波长和Ag与纳米ZnO相比都出现了一定程度的红移。掺杂银显著提高了纳米ZnO的光催化性能     

射频磁控共溅射制备光催化Ag-TiO2薄膜

采用射频磁控共溅射法制备Ag-TiO2复合薄膜,通过控制Ag靶的溅射时间可调节Ag与TiO2的比例.所制备的Ag-TiO2薄膜为锐钛矿结构.通过紫外光照降解亚甲基蓝溶液和循环伏安法研究Ag-TiO2薄膜光催化及光电化学特性.实验结果表明:掺1.5% Ag的Ag-TiO2薄膜在紫外光照射下能增强亚甲基蓝溶液的降解并得到更大的光生电流.这种光催化的增强主要是由于光生电子-空穴对的复合被抑制的结果.     

Zn掺杂改性TiO2的制备及其光催化性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了Zn掺杂改性TiO_2催化剂。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜对制备的光催化剂进行表征,考察了该催化剂对亚甲基蓝废水的光催化降解性能。结果表明,Zn成功掺入TiO_2中,Zn掺杂改性TiO_2和纯TiO_2均属于锐钛矿TiO_2晶型。在催化剂投入量为1.5g/L、亚甲基蓝质量浓度为10mg/L、降解时间为0～2h条件下,Zn掺杂改性TiO_2催化剂对亚甲基蓝溶液的降解率超过60%,明显高于纯TiO_2的降解率。