二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及其光电催化性能研究
发布时间：2021-01-17 19:56
本文以氧化石墨烯和Ti（SO4）2为初始反应物,通过不同的反应途径制得两种TiO2/石墨烯复合材料。途径一是利用Ti（SO4）2水解,在氧化石墨烯层间成核生长纳米TiO2颗粒,制得TiO2/氧化石墨烯复合材料,再通过还原反应,制得TiO2/石墨烯复合材料（TiO2-GR1）。途径二是将氧化石墨烯还原制得石墨烯,再利用Ti（SO4）水解,在石墨烯层间成核生长而制得TiO2/石墨烯复合材料（TiO2-GR2）。再以氯铂酸为金属离子源,通过反应“途径一”制备Pt（Ⅳ）掺杂的TiO2/石墨烯复合材料（Pt-TiO2-GR1）。通过XRD、FE-SEM、HR-TEM、FTIR、UV-Vis、TGA、BET和电化学性能测试（CV、EIS）等测试手段对复合材料进行表征。以复合材料为工作电极,铂电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,在可见光照射（λ>420nm）下,通过光催化、光电催化降解含偶氮化学健的酸性红B （ARB）,对复合材料的催化性能进行研究。讨论了不同反应途径对复合材料的影响,影响催化反应的各种因素、复合材料的稳定性,以及光电催化反应的机理。通过实验和理论分析得出以下结论：（1）不同...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２碳材料家族（富勒巧、碳纳米管、石墨巧、金刚石、石墨）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆａｍｉｌｙ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ，ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏ１：ｕｂｅｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅ，?ｄｉａｍｏｎｄ?ａｎｄ?ｇｒａｐｈｉｔｅ）??
有一个碳原子的厚度，其理论厚度仅为化巧５?ｎｍ，厚度仅为头发丝的２０万分之一，因??此石墨稀是目前自然界己知的最薄的材料。然而，右墨稀的二维平面结构并完全平整，??它的表面有很多一定髙度的错皱和起伏（如图１?－?３所示），这是因为石墨稀在受到外??力的作用后，为了降低其表面能，通过碳原子表面的弯曲，由二维形貌转变为Ｈ维形??貌，从而适应和消除外力作用ｔｉＷ，保持结构的稳定。Ｐａｒｔｏｅｎｓ等人研究发现，当石??圓画??＼?■?■?Ｉ．??．?＊?－Ｉ?＞?？－，??图１－３石墨婦??Ｆｉｇ．?１－３?ｇｒａｐｈｅｎｅ??１８??
偶氮染料是目前印染工业中重要的一类染料，其废水排放量较大，且含有该类染??料工业废水日前处理效果并不理想。酸性红Ｂ（ＡｃｉｄＲｅｄＢ，ＡＲＢ）又名酸性巧红Ｂ，是??－种被广泛应用的偶氮染料，通常为暗红色粉末，易溶于水，微溶于丙丽。图２－１是??ＡＲＢ结构式，从其结构式看，其分子中含有一个偶氯键和两个禁环，是一种崇系横化??偶氮染料。其主要发色基团是偶氮键，而経基为助色团。??Ｈ０??Ｎａ〇３３－（ｘ?／）?－Ｎ＝Ｎ－ｆ＾?Ｖ＂?％??Ｍ．?／ＵＷ??脇?ｓ??图２－１酸性红Ｂ结构式??Ｆｉｇ．?２－１?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓ?化?ｕｃＵｉｒａｌ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?ＡＲＢ??６０－?一?一＼??ｎ?／?Ｖｉ?Ａ?／??：ｉ／?＇ｌｌ??＼ａ１??〇－＊??３０００?ａｎｏ?－－?ｉｍ??罔２－２?ＡＲＢ红外扫描谱罔??Ｆｉｇ．?２－２?１民?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＡＲＢ??图２－２是ＡＲＢ的纽外光谱图，从图中可Ｗ看到，１５００．８吸收峰为蔡系的吸收峰，??１６０４．７吸收峰为偶氮键（一Ｎ＝Ｎ—）的吸收峰，６２２．０吸收峰为苯环上取代基的吸收??特征峰。而３４５７．６和１０５２．５两个吸收峰则为哲基（一ＯＨ）的吸收峰。??３６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Pt/石墨烯-TiO2纳米管的合成及光催化制氢活性[J]. 涂盛辉,梁海营,胡亚平,朱细平,彭海龙,杜军,万金保. 功能材料. 2013(23)
[2]Fe2O3/TiO2纳米管的制备及其光电催化降解染料废水性能[J]. 丛燕青,李哲,张轶,王齐,徐谦,伏芳霞. 催化学报. 2012(08)
[3]TiO2-石墨烯光催化剂:制备及引入石墨烯的方法对光催化性能的影响[J]. 耿静漪,朱新生,杜玉扣. 无机化学学报. 2012(02)
[4]二氧化钛基纳米材料及其在清洁能源技术中的研究进展[J]. 张青红. 无机材料学报. 2012(01)
[5]TiO2/Mo-TiO2的制备、表征和光催化活性[J]. 刘兴平,蒋荣英,柳松. 催化学报. 2010(11)
[6]Fe3+/Al3+-TiO2复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[J]. 邓芳,李越湘,罗旭彪,涂新满. 功能材料. 2010(11)
[7]石墨烯的氧化还原法制备及结构表征[J]. 杨勇辉,孙红娟,彭同江. 无机化学学报. 2010(11)
[8]一种可分散性石墨烯的制备[J]. 马文石,周俊文. 高等学校化学学报. 2010(10)
[9]常压化学气相沉积法制备氟掺杂TiO2自清洁薄膜[J]. 宋晨路,刘军波,翁伟浩,翁文剑. 硅酸盐学报. 2010(01)
[10]水热法制备不同晶粒尺寸的纳米二氧化钛[J]. 朱地,刘冉冉,李海龙,陈涛,田文宇,孙茂,黎春,刘春立. 北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本). 2009(04)
硕士论文
[1]负载型二氧化钛光阳极光电催化降解酸性红B[D]. 林治顺.广东工业大学 2007
本文编号：2983499
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２碳材料家族（富勒巧、碳纳米管、石墨巧、金刚石、石墨）??Ｆｉｇ．?１－２?Ｆａｍｉｌｙ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ，ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏ１：ｕｂｅｓ，ｇｒａｐｈｅｎｅ，?ｄｉａｍｏｎｄ?ａｎｄ?ｇｒａｐｈｉｔｅ）??
有一个碳原子的厚度，其理论厚度仅为化巧５?ｎｍ，厚度仅为头发丝的２０万分之一，因??此石墨稀是目前自然界己知的最薄的材料。然而，右墨稀的二维平面结构并完全平整，??它的表面有很多一定髙度的错皱和起伏（如图１?－?３所示），这是因为石墨稀在受到外??力的作用后，为了降低其表面能，通过碳原子表面的弯曲，由二维形貌转变为Ｈ维形??貌，从而适应和消除外力作用ｔｉＷ，保持结构的稳定。Ｐａｒｔｏｅｎｓ等人研究发现，当石??圓画??＼?■?■?Ｉ．??．?＊?－Ｉ?＞?？－，??图１－３石墨婦??Ｆｉｇ．?１－３?ｇｒａｐｈｅｎｅ??１８??
偶氮染料是目前印染工业中重要的一类染料，其废水排放量较大，且含有该类染??料工业废水日前处理效果并不理想。酸性红Ｂ（ＡｃｉｄＲｅｄＢ，ＡＲＢ）又名酸性巧红Ｂ，是??－种被广泛应用的偶氮染料，通常为暗红色粉末，易溶于水，微溶于丙丽。图２－１是??ＡＲＢ结构式，从其结构式看，其分子中含有一个偶氯键和两个禁环，是一种崇系横化??偶氮染料。其主要发色基团是偶氮键，而経基为助色团。??Ｈ０??Ｎａ〇３３－（ｘ?／）?－Ｎ＝Ｎ－ｆ＾?Ｖ＂?％??Ｍ．?／ＵＷ??脇?ｓ??图２－１酸性红Ｂ结构式??Ｆｉｇ．?２－１?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｓ?化?ｕｃＵｉｒａｌ?ｆｏｒｍｕｌａ?ｏｆ?ＡＲＢ??６０－?一?一＼??ｎ?／?Ｖｉ?Ａ?／??：ｉ／?＇ｌｌ??＼ａ１??〇－＊??３０００?ａｎｏ?－－?ｉｍ??罔２－２?ＡＲＢ红外扫描谱罔??Ｆｉｇ．?２－２?１民?ｓｐｅｃｔｒａ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＡＲＢ??图２－２是ＡＲＢ的纽外光谱图，从图中可Ｗ看到，１５００．８吸收峰为蔡系的吸收峰，??１６０４．７吸收峰为偶氮键（一Ｎ＝Ｎ—）的吸收峰，６２２．０吸收峰为苯环上取代基的吸收??特征峰。而３４５７．６和１０５２．５两个吸收峰则为哲基（一ＯＨ）的吸收峰。??３６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Pt/石墨烯-TiO2纳米管的合成及光催化制氢活性[J]. 涂盛辉,梁海营,胡亚平,朱细平,彭海龙,杜军,万金保. 功能材料. 2013(23)
[2]Fe2O3/TiO2纳米管的制备及其光电催化降解染料废水性能[J]. 丛燕青,李哲,张轶,王齐,徐谦,伏芳霞. 催化学报. 2012(08)
[3]TiO2-石墨烯光催化剂:制备及引入石墨烯的方法对光催化性能的影响[J]. 耿静漪,朱新生,杜玉扣. 无机化学学报. 2012(02)
[4]二氧化钛基纳米材料及其在清洁能源技术中的研究进展[J]. 张青红. 无机材料学报. 2012(01)
[5]TiO2/Mo-TiO2的制备、表征和光催化活性[J]. 刘兴平,蒋荣英,柳松. 催化学报. 2010(11)
[6]Fe3+/Al3+-TiO2复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[J]. 邓芳,李越湘,罗旭彪,涂新满. 功能材料. 2010(11)
[7]石墨烯的氧化还原法制备及结构表征[J]. 杨勇辉,孙红娟,彭同江. 无机化学学报. 2010(11)
[8]一种可分散性石墨烯的制备[J]. 马文石,周俊文. 高等学校化学学报. 2010(10)
[9]常压化学气相沉积法制备氟掺杂TiO2自清洁薄膜[J]. 宋晨路,刘军波,翁伟浩,翁文剑. 硅酸盐学报. 2010(01)
[10]水热法制备不同晶粒尺寸的纳米二氧化钛[J]. 朱地,刘冉冉,李海龙,陈涛,田文宇,孙茂,黎春,刘春立. 北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本). 2009(04)
硕士论文
[1]负载型二氧化钛光阳极光电催化降解酸性红B[D]. 林治顺.广东工业大学 2007
本文编号：2983499
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