石墨烯基半导体纳米材料的制备及其光催化性能研究
发布时间：2020-12-06 01:40
石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料,具有独特的性能,其中优异的电子传输能力尤为显著。因此,将石墨烯作为共催化剂与半导体纳米材料进行复合,应用于光催化领域的研究,受到了广泛的关注。但石墨烯也有其本身固有的负效应,如光屏蔽效应,使得半导体上实际接受到的光强减弱,这也限制了石墨烯的进一步应用。目前,对于石墨烯基半导体复合材料的研究主要集中在两个方面:一是将石墨烯与不同的、不断发现的新半导体材料进行复合,扩展石墨烯的适用范围;二是通过合理设计石墨烯与半导体的结构,尽可能的减弱石墨烯本身的负效应,从而更加充分、高效地利用石墨烯,发挥石墨烯在光催化反应中的优势。以下是本文的主要讨论内容:(1)在传统的石墨烯基半导体复合材料中,石墨烯都是包裹在半导体材料的外层。由于石墨烯与光源发出的光直接接触,使得石墨烯的光屏蔽效应不可避免。为了抑制石墨烯的这种负效应,我们构建了一种全新的结构。首先采用表面负载有小片石墨烯的SiO2球作为模板,然后在其上负载TiO2球壳前驱体,最后经过热处理,合成石墨烯位于TiO2球壳内层的复合材料。这样,不仅保留了石墨烯对光生电子优异的传递性质,而且由于石墨烯被TiO2球壳包裹,...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２．石墨烯的基本结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??
华力被完全破坏，这时候就剥离出了单层氧化石墨片，也就是得到了氧化石墨烯。??最后从氧化石墨烯变成石墨烯就有很多途径可以实现，比如电化学还原，再比如??光还原，还有热还原以及化学还原等。图１－３展示了从石墨到石墨烯的整个流??程示意［酬：??．．．．???〇Ｘ，ｄａｔｌ？ｎ??－參、：謹￥??Ｇｒａｐｈｉｔｅ??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｏｘｉｄｅ??（ＧＯ）??Ｊ?Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ??＇奪參??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ??ｇｒａｐｈｅｎｅ?（ＣＣＧ）?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ??图１－３．氧化－还原法制备石墨烯的反应机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｒｅｄｏｘ?ｍｅｔｈｏｄ．??此法操作简单，原料易得，成本低廉，同时产量还高，因此是最广泛采用的??制备石墨烯的方法。但需要引起注意的是，最后还原的步骤并不能完全除去之前??产生的全部含氧基团。所以，通过此方法得到的石墨烯仍然保留有一定的含氧官??能团。这些羟基等官能团为石墨烯的功能化打下了基础，也能作为反应基团与其??他物质发生反应
墨离解出的单原子片层结构与石墨烯相类似的特性，同时自身又具有含氧基团等??不同于石墨烯的结构，科拼工作者于是称这种材料为氧化石墨烯（ＧＯ）［４８，４９］。氧??化石墨烯的平面结构如图１－４所示，它与石墨烯类似，都具有单层碳原子的层??状结构。所不同的是，它的厚度大约为１？１．４?ｎｍ，而无缺陷的石墨烯度只有约??０．３３５?ｎｍ。造成这种差异的原因主要是，氧化石墨烯片的表面和边缘都带有了羟??基、环氧基等含氧基团，在空间上就表现为单层片结构厚度的增加。再从片层结??构的面上横向长度来考虑，在没有施加其他外力的情况下，它的大小主要由原始??石墨晶体的大小所决定。而如果对其进行氧化处理［５Ｇ］或超声处理过程［５１，５２］，单??层片的平均横向大小可以被进一步调节。在上一小节内容“石墨烯的制备方法”??中，我们知道了，通过超声搅拌［４８］或快速加热［５３］可以进一步增大氧化石墨的片??层间距，直至破坏掉其中起连接作用的范德华力，这就实现了氧化石墨烯的最终??剥离。但是这里必须指出
【参考文献】：
期刊论文
[1]氟离子对二氧化钛选择性光催化氧化环己烷的影响[J]. 薛晓金,孙琼,王妍,吕康乐,许宜铭. 化学学报. 2010(06)
[2]纳米金复合催化剂制备及其低温选择催化环己烷氧化性能[J]. 王亚青,周继承,杨晓烽. 过程工程学报. 2009(06)
[3]分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展[J]. 范会芳,包宗宏. 精细石油化工. 2008(04)
[4]甲烷光催化氧化制甲醇研究进展[J]. 王奂玲,丁勇,索继栓. 分子催化. 2004(05)
[5]液相法光催化氧化丙烯制环氧丙烷研究[J]. 赵跃强,吴争鸣,孙彦平. 淮海工学院学报(自然科学版). 2001(03)
[6]氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J]. 王艳辉,吴迪镛,迟建. 化工进展. 2001(01)
[7]半导体气固相光催化氧化反应介绍[J]. 戴智铭,朱中南,古宏晨. 化学反应工程与工艺. 2000(02)
[8]半导体光催化剂及其改性技术进展[J]. 张彭义,余刚,蒋展鹏. 环境科学进展. 1997(03)
博士论文
[1]硫化物基光催化剂的制备和可见光光催化产氢活性[D]. 李覃.武汉理工大学 2014
本文编号：2900478
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２．石墨烯的基本结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ??
华力被完全破坏，这时候就剥离出了单层氧化石墨片，也就是得到了氧化石墨烯。??最后从氧化石墨烯变成石墨烯就有很多途径可以实现，比如电化学还原，再比如??光还原，还有热还原以及化学还原等。图１－３展示了从石墨到石墨烯的整个流??程示意［酬：??．．．．???〇Ｘ，ｄａｔｌ？ｎ??－參、：謹￥??Ｇｒａｐｈｉｔｅ??Ｇｒａｐｈｉｔｅ?ｏｘｉｄｅ??（ＧＯ）??Ｊ?Ｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎ??＇奪參??Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ??ｇｒａｐｈｅｎｅ?（ＣＣＧ）?Ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｏｘｉｄｅ??图１－３．氧化－还原法制备石墨烯的反应机理??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３．?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｇｒａｐｈｅｎｅ?ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｂｙ?ｒｅｄｏｘ?ｍｅｔｈｏｄ．??此法操作简单，原料易得，成本低廉，同时产量还高，因此是最广泛采用的??制备石墨烯的方法。但需要引起注意的是，最后还原的步骤并不能完全除去之前??产生的全部含氧基团。所以，通过此方法得到的石墨烯仍然保留有一定的含氧官??能团。这些羟基等官能团为石墨烯的功能化打下了基础，也能作为反应基团与其??他物质发生反应
墨离解出的单原子片层结构与石墨烯相类似的特性，同时自身又具有含氧基团等??不同于石墨烯的结构，科拼工作者于是称这种材料为氧化石墨烯（ＧＯ）［４８，４９］。氧??化石墨烯的平面结构如图１－４所示，它与石墨烯类似，都具有单层碳原子的层??状结构。所不同的是，它的厚度大约为１？１．４?ｎｍ，而无缺陷的石墨烯度只有约??０．３３５?ｎｍ。造成这种差异的原因主要是，氧化石墨烯片的表面和边缘都带有了羟??基、环氧基等含氧基团，在空间上就表现为单层片结构厚度的增加。再从片层结??构的面上横向长度来考虑，在没有施加其他外力的情况下，它的大小主要由原始??石墨晶体的大小所决定。而如果对其进行氧化处理［５Ｇ］或超声处理过程［５１，５２］，单??层片的平均横向大小可以被进一步调节。在上一小节内容“石墨烯的制备方法”??中，我们知道了，通过超声搅拌［４８］或快速加热［５３］可以进一步增大氧化石墨的片??层间距，直至破坏掉其中起连接作用的范德华力，这就实现了氧化石墨烯的最终??剥离。但是这里必须指出
【参考文献】：
期刊论文
[1]氟离子对二氧化钛选择性光催化氧化环己烷的影响[J]. 薛晓金,孙琼,王妍,吕康乐,许宜铭. 化学学报. 2010(06)
[2]纳米金复合催化剂制备及其低温选择催化环己烷氧化性能[J]. 王亚青,周继承,杨晓烽. 过程工程学报. 2009(06)
[3]分子氧氧化环己烷制环己酮催化剂的研究进展[J]. 范会芳,包宗宏. 精细石油化工. 2008(04)
[4]甲烷光催化氧化制甲醇研究进展[J]. 王奂玲,丁勇,索继栓. 分子催化. 2004(05)
[5]液相法光催化氧化丙烯制环氧丙烷研究[J]. 赵跃强,吴争鸣,孙彦平. 淮海工学院学报(自然科学版). 2001(03)
[6]氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势[J]. 王艳辉,吴迪镛,迟建. 化工进展. 2001(01)
[7]半导体气固相光催化氧化反应介绍[J]. 戴智铭,朱中南,古宏晨. 化学反应工程与工艺. 2000(02)
[8]半导体光催化剂及其改性技术进展[J]. 张彭义,余刚,蒋展鹏. 环境科学进展. 1997(03)
博士论文
[1]硫化物基光催化剂的制备和可见光光催化产氢活性[D]. 李覃.武汉理工大学 2014
本文编号：2900478
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2900478.html
