原位反应制备ZnS/还原氧化石墨烯复合材料及其光催化性能

以氧化石墨烯和ZnAc2为反应前驱物,采用二甲基亚砜(DMSO)作为硫源和反应溶剂,通过一步溶剂热法原位制备出负载ZnS的还原氧化石墨烯(RGO)复合材料(ZnS/RGO)。采用SEM、XRD、激光拉曼(Raman)和荧光光谱对样品的微观形貌和化学结构进行表征。结果显示:原位反应制备的ZnS/RGO复合材料是由呈圆球状并均匀负载的纳米ZnS和6~7层RGO层状结构组成;在模拟紫外光照射下,对甲基橙污染物的光催化结果表明,ZnS/RGO复合材料的降解效率明显高于纯ZnS;同时,在多次循环催化过程中,ZnS/RGO复合材料的光催化效率仍基本保持不变,表明原位反应使ZnS与RGO结合增强。荧光光谱结果表明,ZnS/RGO复合材料光催化效率增强的主要原因在于ZnS中光生电子通过RGO得到有效的分离,进而延长了电子-空穴的复合效率。     

Cu/还原氧化石墨烯光催化复合材料的制备及其光催化性能

以乙酸铜和氧化石墨烯（GO）为原料,抗坏血酸为还原剂,采用液相化学法合成Cu/还原氧化石墨烯（Cu/RGO）复合材料。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和Raman对材料结构及形貌进行表征,并考察Cu/RGO复合材料在H₂O₂辅助作用下对亚甲基蓝（MB）的光催化作用。结果表明：Cu颗粒均匀分布在RGO片层上,相比于纯Cu,Cu/RGO复合材料的光催化性能明显提高,Cu/RGO复合材料用量为0.06 g/L时,对MB显示出最佳的催化效果,200 min内脱色率达到了92.5%,经过5次循环后脱色率仍有88.0%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。      

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。     

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。     

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。     

溶剂对钨酸铋/石墨烯形貌结构和光催化性能的影响

本工作采用溶剂热法通过乙二醇、乙二胺、水-乙二醇、水-乙二胺、水和水-乙酸不同溶剂制备可见光催化剂Bi2 WO6/RGO,并对其形貌结构和光催化性能进行表征.研究结果表明,溶剂对Bi2WO6/RGO的形貌和光催化性能有显著影响.在可见光(λ>420 nm)照射下,以水为溶剂制备的样品对罗丹明B(RhB)的光催化降解性能最佳,20 min内降解率达到98％,且经过五次循环降解后光催化效果基本保持不变.Bi2 WO6/RGO的光催化性能增强可归因于在水溶剂下形成的Bi2 WO6分级结构微球为光催化反应提供更多的反应活性位点,同时石墨烯的引入增大了材料的比表面积,进一步促进了电子-空穴对的有效分离.自由基捕获实验表明,复合材料光降解RhB过程中光生空穴(h+)起主要作用,·O2-和·OH起次要作用.     

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。     

石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的制备及其性能

分别以氧化石墨粉(GO)、还原氧化石墨烯乙醇悬浮液(RGO)和热法还原石墨烯粉(TRG)为填料,分散于酚醛树脂(PR)的乙醇溶液中,再将这些基体混合物涂覆于炭纤维(CF)布上,经热压成型工艺制备氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维、还原氧化石墨烯乙醇悬浮液/酚醛树脂/炭纤维、热法还原氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料。研究了GO、RGO和TRG对复合材料结构、压缩性能、弯曲性能及磨擦性能的影响。结果表明,与纯酚醛树脂/炭纤维复合材料相比,当纳米填料的质量分数仅为0.1%时,层次复合材料的压缩性能可显著提高,其中,热法还原氧化石墨烯/酚醛树脂/炭纤维的压缩强度和模量分别提高了178.9%,129.5%;弯曲性能也可得到一定的改善。还原氧化石墨烯乙醇悬浮液/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的最大储能模量可提高75.2%。所有改性石墨烯/酚醛树脂/炭纤维层次复合材料的Tg均有所降低。     

石墨烯/金属有机物框架复合材料光催化性能研究

采用还原氧化石墨烯（RGO）和铜基金属有机物框架材料（Cu-BTC）同时对TiO₂进行改性,显著提升其光活性。通过SEM观察复合光催化剂材料的形态,并采用罗丹明-B作为模拟污染物对复合物的可见光催化性能进行估计。进一步通过分析光生电子寿命和电子顺磁共振谱,揭示复合物中RGO和Cu-BTC的作用及光催化机理。最后通过优化各组分的质量分数实现协同作用,在紫外光和可见光照射条件下,罗丹明-B的降解率常数分别达到1.44×10⁻¹和9.2×10⁻² min⁻¹。此外,复合光催化剂具有良好的循环使用稳定性。

     

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。     

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.     

核壳结构CdS/ZnS@rGA的制备及光催化性能研究

为研究纳米CdS/ZnS@rGA复合材料在可见光下的光催化性能,采用一步溶剂热法合成了以ZnS为壳的CdS/ZnS核壳纳米粒子,将CdS/ZnS核壳纳米粒子附着在rGO纳米片上,并组装成CdS/ZnS@rGA复合气凝胶,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等对样品进行了表征,通过亚甲基蓝(MB)的光催化降解实验表明：CdS/ZnS@rGA复合气凝胶的形成不仅可以提高CdS的光稳定性,还可以增强对MB吸附能力,同时对MB的降解有明显的促进作用。可见光反应90 min, 50 mg的CdS/ZnS@rGA对100 mL 20 mg/L MB的去除率最高达到99%。经过5次循环实验,该材料仍具有较好的可重复利用性。     

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。     

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.     

Size-controlled BiOCl–RGO composites having enhanced photodegradative properties

Visible light-active bismuth oxychloride–reduced graphene oxide (BiOCl–RGO) composite photocatalysts were synthesised using a hydrothermal method at low temperature, and at a low cost. This approach reduced the recombination of electron–hole pairs and thereby provided more efficient photocatalysts. The size of BiOCl structure was controlled by polyvinylpyrrolidone (PVP) addition. Furthermore, formation of nanosized BiOCl sheets and BiOCl–RGO composites were confirmed by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, field-emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Raman spectroscopy. Fabricated BiOCl–RGO composite with PVP exhibited better photocatalytic activity than pure BiOCl grown with and without PVP towards degradation of Rhodamine B (RhB). It was found that the composite photocatalyst degrades RhB completely within 310 min as compared with several hours for pure BiOCl. The improved photocatalytic performance of BiOCl–RGO composite was attributed to its high specific surface area (22.074 m² g^?1 and existence of polar surfaces, compared with 9.831 m² g^?1 for pure BiOCl). The analyses indicated that RGO helped to reduce recombination losses and improve electron transport. It also showed that presence of polar surfaces improved photocatalytic activity of BiOCl. Hence, BiOCl–RGO composite is a promising catalyst for the degradation of organic pollutants under visible light and could be used in applications such as water purification devices.