BiVO_4/rGO的水热控制合成及其光催化性能研究

以氧化石墨烯(GO)为模板,以乙二胺四乙酸(EDTA)为络合剂,采用水热控制合成方法制备了矾酸铋/还原氧化石墨烯(BiVO_4/rGO)复合光催化剂。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、UV-Vis和BET对BiVO_4/rGO复合光催化剂进行了表征与分析。结果表明,GO较大的比表面积有利于单斜相多面体结构的BiVO_4晶体在其表面的分散,BiVO_4颗粒尺寸约在80~100nm;BiVO_4/rGO的禁带宽度为2.21eV,低于BiVO_4的2.32eV,更利于电子和空穴的产生;BiVO_4的平均孔径为3.54nm,比表面积为12.17m2/g,而BiVO_4/rGO的平均孔径为4.32nm,比表面积为16.04m2/g;BiVO_4/rGO复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)的降解在100min达到稳定,降解率为88.49%,而相同条件下的纯BiVO_4对MB的降解率为65.56%,BiVO_4/rGO复合光催化剂的活性更高的原因是rGO为电子受体为光生电子和空穴提供了转移通道,可以抑制电子和空穴的复合。     

Ni掺杂TiO_2/RGO纳米复合材料的制备及其催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),然后采用溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米粒子,进而合成出TiO_2/RGO纳米复合光催化剂。最后用氧化石墨烯(GO)作为载体,以钛酸丁酯(C_(16)H_(36)O_4Ti)和氯化镍(NiCl_2)为前驱体,以聚乙烯亚胺(PEI)为交联剂,采用一步水热法合成了过渡金属Ni负载TiO_2/RGO三元复合纳米光催化剂(Ni@TiO_2/RGO)。对制备出的各类光催化剂的结构、组成进行了FTIR、DRS、SEM和EDS分析,并且将其应用于光催化降解亚甲基蓝(MB)溶液。实验结果表明:Ni@TiO_2/RGO复合光催化剂具有较高的光催化活性和良好的循环再生能力,在170 min内降解率达到91.8%,循环利用8次后其降解率依然可达到80%。     

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。     

TiO2-GO复合光催化剂的制备及其对硝基酚类污染物的降解性能

采用水热法制备了二氧化钛-氧化石墨烯(TiO_2-GO)复合光催化剂,采用X射线多晶粉末衍射和扫描电镜对其性质进行了表征,并以对硝基酚为目标污染物,考察了复合光催化剂在可见光和紫外光照射下的降解性能。结果表明:GO掺杂既能提高TiO_2颗粒的分散度,增加其比表面积,又能降低光生电子与空穴的复合几率,提高光催化活性。另外,GO掺杂还将TiO_2的光响应范围拓展至了可见光区域。     

可见光响应RGO/TiO_2复合材料制备及性能研究

以内蒙古兴和县天然石墨为前驱体,用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并以硫酸钛[Ti(SO4)2]为钛源,采用水热法制备了系列还原氧化石墨烯(RGO)/二氧化钛(TiO_2)复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR及UV-Vis等对样品进行测试,并以甲基橙溶液为目标污染物评价其可见光光催化性能。结果表明:制得的RGO/TiO_2复合材料中TiO_2均以锐钛矿型存在,颗粒尺寸7nm左右,光响应范围扩至可见区,具有较高的可见光光催化活性;当GO掺杂量为0.10g时制得的复合材料,在氙灯照射10min后对甲基橙的降解率可达88.41%,照射30min时的降解率可达到96%以上。     

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。     

TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂的合成

以钛酸四正丁酯(TBOT)、氧化石墨烯、正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,采用水热法合成了一系列二氧化钛(TiO_2)/二氧化硅(SiO_2)/石墨烯复合光催化剂,并对TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂进行了表征。研究结果表明,随着SiO_2用量的增大,TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂的比表面积及气孔直径增大,在石墨烯用量为1%(wt,质量分数),SiO_2用量为30%(摩尔百分数),10mg TiO_2/SiO_2/石墨烯复合光催化剂在80min内对亚甲基蓝(MB)溶液(10mg/L,40mL)的光催化降解率达到99.2%。     

一步法直接合成rGO/Bi2O2CO3及其光催化性能研究

采用简单易行的一锅水热法, 制备了还原氧化石墨烯(RGO)复合的Bi₂O₂CO₃光催化剂。通过XRD、N₂吸附、XPS、SEM和TEM等测试手段对光催化剂进行表征。结果表明: 石墨烯与Bi₂O₂CO₃纳米片形成了有效复合。在设计吸附饱和排除RGO物理吸附的影响下, 发现复合光催化剂的性能明显提高, 其中RGO复合量为6.0wt%时活性最佳, 其光催化降解RhB的速率是Bi₂O₂CO₃的3.02倍, 并具有良好的循环稳定性。光电谱学分析表明复合RGO有效抑制了光生电子-空穴对的复合, 且拓宽和增强了催化剂的可见光吸收。机理分析表明: RGO/Bi₂O₂CO₃中O₂可多位点捕获光生电子, 从而产生更多活性物种O₂^-·, 实现对污染物的快速有效降解。     

热还原法制备氧化石墨烯/TiO_2复合材料及其光催化性能研究

采用Hummers法制得氧化石墨烯,以钛酸丁酯为钛源,采用原位溶胶-凝胶技术制备了氧化石墨烯/TiO2复合材料,进一步经过加热还原的方法,制备热还原氧化石墨烯/TiO2复合光催化剂,通过FT-IR、XRD、Raman、SEM、TEM和UV-Vis光谱等对产物进行了表征,并测试了该复合光催化剂在可见光下对甲基橙的光催化降解性能。结果表明,制备的复合光催化剂主晶相为锐钛矿型TiO2,热还原氧化石墨烯表面富集的颗粒尺寸15nm左右,颗粒分布均匀。热还原氧化石墨烯/TiO2复合光催化剂在可见光下具有优异的光催化性能。     

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。     

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。     

氧化石墨烯复合二氧化钛光催化剂的制备及模拟染料废水处理

用氧化石墨烯(GO)和TiO_2水凝胶制备一系列GO/TiO_2复合光催化剂。通过SEM,XRD和Raman光谱等对复合光催化剂进行表征,研究不同实验条件下纯TiO_2和复合光催化剂对亚甲基蓝(MB)染料废水的脱色效果。结果表明:复合光催化剂中的TiO_2主要为锐钛矿相,其光催化活性优于纯TiO_2。当GO的复合量达到15%(质量分数)时,光催化活性最高。在浓度为10mg/L、初始pH值约为8的30mL合成废水中加入250mg复合光催化剂,2.5h后脱色率可达93.1%。通过复合氧化石墨烯,以TiO_2为主要成分的复合光催化剂具有一定的可见光光催化活性。根据处理前后模拟废水的紫外-可见光光谱全波扫描结果推测,GO/TiO_2复合光催化剂的光生电荷会直接破坏MB分子中的发光基团,在处理过程中没有新的发光基团产生。     

水热法制备N-TiO_2/RGO复合材料及光催化性能研究

采用一步水热法制备氮掺杂负载石墨烯(RGO)的二氧化钛(TiO_2)复合光催化材料(N-TiO_2/RGO),对样品进行XRD、SEM、UV-Vis等表征并以甲基橙为目标降解物进行可见光光催化活性测试。结果表明:N-TiO_2/RGO比同条件下制得的N-TiO_2和TiO_2/RGO具有更好的可见光光催化性能,可见光下照射5h,对甲基橙的降解率可达到95%。     

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。     

N-CQDs修饰介孔TiO2/RGO异构体的构建及光催化性能研究

以柠檬酸三铵为前驱体,构建了系列N-CQDs(N掺杂碳量子点)修饰介孔TiO_2/RGO(还原氧化石墨烯)异构体,并通过XRD、TEM、BET、BJH、XPS、PL、UV-Vis等测试手段系统表征其样品的微观结构以及谱学性能,通过使用模拟太阳光为光源测试其光催化性能。实验可知,所构建系列样品均为锐钛矿相TiO_2晶体结构,且显著形成了H2型介孔结构,均属于langmuir Ⅳ型孔径结构;柠檬酸三铵的引入以及RGO的异构化逐步地增加介孔TiO_2光催化体系比表面积,体系比表面积最高可达331.6 m~2/g;N-CQDs的修饰以及RGO的异构化,使介孔TiO_2光催化体系光生电子效率逐步地提升,同时体系光谱响应范围逐步地拓宽;所构建介孔TiO_2异构体均具有较强的可见光光催化性能,其中样品N-CQDs-MT/RGO-1.8的光催化活性最强,在模拟太阳光照射下,对甲基橙的降解率在10 min内可达到90%左右,1 h的降解率可达到99%。     

片状ZnO/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其可见光降解亚甲基蓝性能研究

利用化学浴沉积法合成的ZnO为前驱体,并加入不同含量的氧化石墨烯(GO),再采用经过300℃氮气氛围煅烧法,最终得到ZnO-热还原氧化石墨烯复合物(ZnO/RGO)。对合成样品进行一系列分析测试,并测试了样品的光催化性能。结果表明:掺杂0.8%-RGO的ZnO/RGO(ZRG)复合物的光催化活性最高,可见光照4h对亚甲基蓝(MB)的降解率达到87.7%。同时,探讨了不同条件下对光催化降解亚甲基蓝(MB)的影响,通过捕获剂实验表明,光催化降解MB的活性物种主要是超氧自由基O^-₂·和空穴h⁺。     

CdS/CeO_2/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光阴极保护材料性能

以水热法合成棒状CeO_2/石墨烯载体材料,成功在载体上负载CdS纳米粒子得到CdS/CeO_2/还原氧化石墨烯(CdS/CeO_2/RGO)多级结构复合材料。采用透射电镜、X射线衍射仪和拉曼光谱等手段表征材料的结构,探究了该复合材料对304SS的光致阴极保护性能。结果表明:在可见光照射下,与CdS和CdS/RGO相比,CdS/CeO_2/RGO复合材料的光生电子与空穴更易分离,有着更好的光致阴极保护效果,且CeO_2具备存储电子能力,可见光光源关闭后,CeO_2仍能向304SS注入电子,从而在黑暗中对304SS起到持续的阴极保护作用。     

CuMnO2/TiO2复合光催化剂增效催化降解亚甲基蓝

首次利用旋涂法将CuMnO_2纳米晶负载于TiO_2纳米棒阵列薄膜上,制备出光催化性能增强的CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂,并考察了样品对亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能。研究结果表明,CuMnO_2纳米晶和TiO_2纳米棒之间形成p-n异质结结构,能够有效促进电子和空穴的分离,使得CuMnO_2/TiO_2复合光催化剂具有更高的光催化性能。采用浓度为0.25 g/L的CuMnO_2悬浮液制得的CuMnO_2/TiO_2复合材料的光催化降解效率最高,其光催化效率和表观速率分别为88%和0.298 6 h~(-1),较纯TiO_2提高约26%和80%。     

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。     

CuO/TiO_2异质多孔纳米结构的制备及其光催化性能

以Cu(OH)_2纳米棒阵列为前驱体,钛酸四丁酯为钛源,采用外向包覆合成法,利用Cu(OH)_2自身热分解产生的微量水分子与负载在其表面的钛酸四丁酯缓慢反应,制备了CuO/TiO_2异质多孔纳米结构,并研究了产物对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能。结果表明,得到的产物薄膜为直径2~4μm的微孔组成的多孔纳米结构,微孔的孔壁由直径500nm左右的纳米棒组装而成。产物CuO/TiO_2异质多孔纳米结构比纯TiO_2纳米结构对RhB有更好的光催化降解性能,这主要是由两方面的原因引起的:一方面,CuO/TiO_2异质多孔纳米结构具有更好的吸附性能和更大的比表面积;另一方面,产物CuO/TiO_2为异质复合纳米结构,异质结的存在能有效地降低光生电子空穴对的复合,从而提高产物的光催化降解效果。