基于水滑石薄膜复合材料的制备及电、光催化性能的研究

发布时间：2018-09-19 15:47

【摘要】：水滑石薄膜结合了水滑石和薄膜的优点,既具有水滑石独特的层状结构、层板阳离子可调控性、层间阴离子可交换性和记忆效应等特点,又有薄膜流失率低、易回收、便于器件化等特点,在电催化和光催化方面有很大的利用前景。本论文围绕“水滑石基薄膜复合材料”这个主题,通过电化学方法合成材料,并研究了它们在电催化和光催化方面的性能。1.通过循环伏安法在金电极表面制备了Zn-Cr LDHs薄膜,并将GO电还原沉积到Zn-Cr LDHs表面得到了RGO/Zn-Cr LDHs薄膜复合材料。采用电化学和石英晶体微天平(QCM)联用技术对其沉积过程进行了表征。运用扫描电镜(SEM)及循环伏安法等方法研究了该修饰电极的结构和电化学性能。SEM表明Zn-Cr LDHs薄膜呈多孔网状结构,片状透明的RGO分布于Zn-Cr LDHs表面。EIS表明复合RGO能有效提高材料的电子的传导能力。考察了双酚A(BPA)在修饰电极上的电化学行为。结果表明,RGO/Zn-Cr LDHs比Zn-Cr LDHs修饰电极对BPA表现出更优异的电催化性能。在优化条件下,其线性范围为2.0×10-7~1.0×10-4mol/L,并且具有良好重现性。2.通过电化学法一步电沉积制备了纳米Au负载的Zn-Cr LDHs,通过XRD,SEM,紫外可见漫反射和电化学等技术分别表征了所制得的样品的结构,形貌,光响应和电化学性能。结果表明纳米Au均匀地负载在Zn-Cr LDHs表面,能够拓宽光响应范围,使费米能级负移,提高光生电子的迁移率,抑制电子-空穴对的复合,协同Zn-Cr LDHs较高的染料吸附力,能够有效的提高光催化性能。3.考察不同类型表面活性剂对Zn-Cr LDHs薄膜电沉积过程及性能的影响。通过SEM、XRD、DRS、EIS等表征,证明表面活性剂影响了Zn-Cr LDHs薄膜的形貌和晶型,拓宽了材料的光吸收范围,增强了电子的迁移率,提高了材料的光催化性能。
[Abstract]:Hydrotalcite thin film combines the advantages of hydrotalcite and thin film. It has the unique layered structure of hydrotalcite, the controllability of lamellar cations, the exchangeability of anions between layers and the memory effect. It also has the characteristics of low film loss rate, easy recovery and easy device-based. It has a great potential in electrocatalysis and photocatalysis. Around the theme of "Hydrotalcite-based Thin Film Composites", materials were synthesized by electrochemical methods, and their electrocatalytic and photocatalytic properties were studied. 1. Zn-Cr LDHs thin films were prepared on the gold electrode surface by cyclic voltammetry. RGO/Zn-Cr LDHs thin film composites were obtained by electroreduction deposition of GO onto the surface of Zn-Cr LDHs. The deposition process was characterized by electrochemical and quartz crystal microbalance (QCM). The structure and electrochemical properties of the modified electrode were studied by scanning electron microscopy (SEM) and cyclic voltammetry. The electrochemical behavior of bisphenol A (BPA) on the modified electrode was investigated. The results showed that RGO/Zn-Cr LDHs exhibited better electrocatalytic performance for BPA than Zn-Cr LDHs modified electrode. The linear range of BPA was 2.0 *10-7~1.0 *10-4 mol/L under the optimized conditions, and it had good reproducibility. Zn-Cr LDHs loaded with nano-Au were prepared by one-step electrodeposition. The structure, morphology, photoresponse and electrochemical properties of the samples were characterized by XRD, SEM, UV-Vis diffuse reflectance and electrochemistry. The results showed that nano-Au loaded uniformly on the surface of Zn-Cr LDHs could broaden the photoresponse range and make the Fermi level negative. The photocatalytic properties of Zn-Cr LDHs films can be effectively improved by increasing the mobility of photogenerated electrons, inhibiting the recombination of electron-hole pairs, and cooperating with the higher dye adsorption of Zn-Cr LDHs. 3. The effects of different surfactants on the electrodeposition process and properties of Zn-Cr LDHs films were investigated. The morphology and crystalline form of LDHs films broaden the optical absorption range, enhance the mobility of electrons and improve the photocatalytic properties of the materials.
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33

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本文编号：2250569