钛酸纳米管/石墨烯复合材料制备及性能研究

发布时间：2021-09-04 15:03

　　开发绿色高效催化剂将碳水化合物转化为平台化合物5-羟甲基糠醛是生物质再循环利用研究的目标。以氧化石墨（GO）和P25TiO₂为原料,采用一步水热法制备了3种不同石墨烯质量分数的钛酸纳米管/石墨烯（H₂Ti₃O₇NT/RGO）复合材料,利用XRD、SEM、TEM、BET表征手段对其进行物相结构、微观形貌、比表面积分析,并采用微波辅助加热方法将其应用于催化果糖脱水制备5-羟甲基糠醛。研究结果表明:采用微波辅助加热方法可以缩短反应时间,当石墨烯质量分数为5%时,以二甲基亚砜（DMSO）为溶剂,反应温度为150℃,反应时间为9 min时,利用钛酸纳米管和石墨烯的协同作用,5-羟甲基糠醛收率可达到51.1%,并且该催化剂具有良好的重复使用性能,重复使用3次5-HMF收率基本保持不变。 

【文章来源】：化学工程. 2020,48(03)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

样品的XRD图

图2是样品的SEM图。由图2(a)可以看出H2Ti3O7NT的形貌由一维方向延伸的纳米管状结构组成(结合TEM分析),互相弯曲缠绕,直径约为10—30 nm,长度大约几百纳米;由图2(b)可知,前驱体GO质量分数为2.5%时,可以看到许多相互重叠的H2Ti3O7NT,而石墨烯质量分数较少导致其不能被观察到;由图2(c)可知增加GO质量分数至5%时,可以观察到轮廓较为清晰的H2Ti3O7NT和边缘处褶皱的石墨烯;由图2(d)可知当前驱体GO质量分数进一步增加至10%时,SEM图中只能看见褶皱的石墨烯,H2Ti3O7NT的数量较少,可能的原因是是石墨烯质量分数太高,导致纳米管被包裹。综上所述,当GO质量分数为5%时,最有可能发挥石墨烯和H2Ti3O7NT的协同作用。2.1.3 TEM分析

图3是样品的TEM图。由图3(a)可以看出,H2Ti3O7NT的形貌是由交错缠绕的纳米管状结构组成。图3(b)—3(d)分别是HR-2的TEM图(含高分辨),选区电子衍射图以及EDS元素分布图。图3(b)可以清楚的看到褶皱的石墨烯和轮廓清晰的H2Ti3O7NT。图3(c)中可以清晰地看到层间距为0.35 nm的晶格指纹,其对应H2Ti3O7NT(110)面的晶面间距。另外,EDS图中进一步揭示了HR-2复合材料的主要元素组成,在复合材料中能同时观察到Ti,C,O 3种元素,而且也可以看出各元素在在整个样品中均匀分布。2.1.4 比表面积及分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]新型磺化碳基材料催化果糖制备5-羟甲基糠醛[J]. 李黎峰,沈忠权,厉岑怡,陈纪忠.  高校化学工程学报. 2016(06)
[2]固体酸WO3/ZrO2催化果糖脱水合成5-羟甲基糠醛[J]. 刘彦丽,王福余,王崇,赵振波.  化工进展. 2014(01)

硕士论文
[1]石墨烯/钛酸纳米管复合光催化剂的制备和性能研究[D]. 翟茜茜.上海交通大学 2012



本文编号：3383488