二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及性能研究
发布时间：2022-01-15 05:14
TiO2作为光催化剂,其有较高的化学稳定性、低成本、低能耗、安全无毒等特点,被广泛应用于有机污染物的降解、净化环境以及自清洁等领域。然而,由于TiO2具有3.2eV的高能带宽度（Eg）,光生电子-空穴对（e–-h+）利用率低等缺点,限制了TiO2作为光催化剂在工业中的应用。为了使TiO2能够在实际的工业应用中更加充分地发挥自身的优势,提高TiO2光催化的活性,主要从减小TiO2的Eg,增加e–-h+的利用率,改善其光催化性能等方面进行研究。首先,以自制氧化石墨烯（GO）为模板,利用溶胶凝胶法原位生长TiO2,经热处理,制得还原氧化石墨烯/二氧化钛（RGO/TiO2）。对材料进行表征,以亚甲基蓝（MB）溶液模拟印染废水进行光催化实验,探讨了RGO含量对光催化反应的影响。结果表明,RGO...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同尺寸GO与TiO2结合示意图[42]
的光催化活性进行了改善。与纯MT、MT/GR相比，MT-Ag/GR复合材料在光催化降解MB染料实验方面呈现出了更好的光催化降解效果。李君建[58]报道了用紫外光辐射还原法在二元TiO2/RGO复合材料上沉积银纳米粒子，顺利研制出了Ag-TiO2/RGO光催化复合材料。纳米Ag的引入能够有效提高光催化反应中光生载流子的利用效率，从而可以较大增强材料的光催化活性，当Ag含量在3%的时候，Ag-TiO2/RGO三元复合材料的光催化效果最佳，对50mg/L罗丹明B经过60min光催化降解实验后，降解率可高达95%，同时复合材料的杀菌性能也得到了提升。图1.2分步工艺制备Pt/TiO2/RGO复合材料示意图[59]Fig.1.2SchematicdiagramofPt/TiO2/RGOcompositespreparedbystep-by-stepprocess[59]
西华大学硕士学位论文21纯的锐钛矿相。对比RGO/TiO2的主要衍射峰可知，其与TiO2的衍射峰几乎完全一致，这说明TiO2与石墨烯形成复合材料后并没有改变TiO2的晶型，即TiO2仍表现为光催化性能较为优异的锐钛矿型[68]。分析图2.1中GO的XRD曲线可得出，其在2θ=10°左右存在一个比较突出的特征衍射峰，相关的晶面是（001）。而石墨在2θ=26°左右的（002）晶面相关的峰变得不明显，这意味着已经将石墨成功氧化形成了GO[69]。此外不难发现复合光催化剂RGO/TiO2XRD曲线中，10°附近没有出现GO的特征衍射峰，而且也不存在其他的特征峰，原因可能是热处理时将GO还原成RGO，而在24.5°处会存在一个RGO的特征峰，但是此处的特征峰又被TiO2锐钛矿相25.44°处的（101）晶面衍射峰所掩盖[55]。（2）SEM及比表面积分析图2.2GO、TiO2和RGO/TiO2样品的SEM图(a)GO，(b)TiO2，(c)RGO/TiO2，(d)RGO/TiO2，20万倍Fig.2.2SEMimagesofGO,TiO2andRGO/TiO2composites(a)GO,(b)TiO2,(c)RGO/TiO2,(d)RGO/TiO2,200000x(d)500nmTiO2颗粒RGO片层(c)1μm(b)1μm(a)1μm
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis and luminescence of Eu3+ doped nanocrystalline TiO2 spheres[J]. M.Lysien,K.Fiaczyk,R.Tomala,F.Granek,W.Strek. Journal of Rare Earths. 2019(11)
[2]Application of New Modified Bentonite in Decolorization of Simulated Printing and Dyeing Wastewater[J]. Qiong ZHANG,Jiqiang ZHANG,Chenxi ZHANG,Jie LUO. Asian Agricultural Research. 2019(10)
[3]溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能[J]. 任建,李光照,韩锐,赵天宝,郭云娟,彭婷. 功能材料. 2019(07)
[4]Enhanced photocatalytic activity of Gd3+ doped TiO2 and Gd2O3 modified TiO2 prepared via ball milling method[J]. Di Wu,Chen Li,Dashuai Zhang,Lili Wang,Xiaopeng Zhang,Zaifeng Shi,Qiang Lin. Journal of Rare Earths. 2019(08)
[5]Luminescent characterization of rare earth Dy3+ ion doped TiO2 prepared by simple chemical co-precipitation method[J]. Mohamed Zikriya,Y.F.Nadaf,P.Vijai Bharathy,C.G.Renuka. Journal of Rare Earths. 2019(01)
[6]改性氧化石墨烯/聚苯胺防腐材料的制备及性能[J]. 邹明明,李小瑞,沈一丁,王海花. 精细化工. 2018(05)
[7]柠檬酸络合sol-gel法原位合成rGO-La3+/TiO2及其光催化性能[J]. 李翠霞,曾鹏飞,杨志忠,谭高伟,吴强红,林焰. 稀有金属材料与工程. 2017(02)
[8]氧化石墨烯–镝掺杂二氧化钛复合光催化材料的制备及光催化性能（英文）[J]. 李翠霞,吴强红,曾鹏飞,谭高伟. 硅酸盐学报. 2016(06)
[9]G/TiO2/CoFe2O4磁性复合光催化材料的制备及光催化降解亚甲基蓝[J]. 毛蜜,周建刚,何瑜,葛伊丽,宋功武. 湖北大学学报(自然科学版). 2016(03)
[10]Effect of hydroxyl groups on hydrophilic and photocatalytic activities of rare earth doped titanium dioxide thin films[J]. 杜军,吴其,钟汕,顾馨,刘娇,郭海志,张文龙,彭海龙,邹建国. Journal of Rare Earths. 2015(02)
硕士论文
[1]石墨烯/二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究[D]. 张亚男.大连理工大学 2017
[2]载银二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及其催化杀菌性能的研究[D]. 李君建.中北大学 2017
[3]具有可见光激发响应的纳米TiO2光催化材料的研究[D]. 叶韦韦.武汉理工大学 2010
[4]纳米TiO2粉末及铈掺杂TiO2纤维的制备、表征与性能研究[D]. 肖凡平.湖南大学 2007
本文编号：3589971
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同尺寸GO与TiO2结合示意图[42]
的光催化活性进行了改善。与纯MT、MT/GR相比，MT-Ag/GR复合材料在光催化降解MB染料实验方面呈现出了更好的光催化降解效果。李君建[58]报道了用紫外光辐射还原法在二元TiO2/RGO复合材料上沉积银纳米粒子，顺利研制出了Ag-TiO2/RGO光催化复合材料。纳米Ag的引入能够有效提高光催化反应中光生载流子的利用效率，从而可以较大增强材料的光催化活性，当Ag含量在3%的时候，Ag-TiO2/RGO三元复合材料的光催化效果最佳，对50mg/L罗丹明B经过60min光催化降解实验后，降解率可高达95%，同时复合材料的杀菌性能也得到了提升。图1.2分步工艺制备Pt/TiO2/RGO复合材料示意图[59]Fig.1.2SchematicdiagramofPt/TiO2/RGOcompositespreparedbystep-by-stepprocess[59]
西华大学硕士学位论文21纯的锐钛矿相。对比RGO/TiO2的主要衍射峰可知，其与TiO2的衍射峰几乎完全一致，这说明TiO2与石墨烯形成复合材料后并没有改变TiO2的晶型，即TiO2仍表现为光催化性能较为优异的锐钛矿型[68]。分析图2.1中GO的XRD曲线可得出，其在2θ=10°左右存在一个比较突出的特征衍射峰，相关的晶面是（001）。而石墨在2θ=26°左右的（002）晶面相关的峰变得不明显，这意味着已经将石墨成功氧化形成了GO[69]。此外不难发现复合光催化剂RGO/TiO2XRD曲线中，10°附近没有出现GO的特征衍射峰，而且也不存在其他的特征峰，原因可能是热处理时将GO还原成RGO，而在24.5°处会存在一个RGO的特征峰，但是此处的特征峰又被TiO2锐钛矿相25.44°处的（101）晶面衍射峰所掩盖[55]。（2）SEM及比表面积分析图2.2GO、TiO2和RGO/TiO2样品的SEM图(a)GO，(b)TiO2，(c)RGO/TiO2，(d)RGO/TiO2，20万倍Fig.2.2SEMimagesofGO,TiO2andRGO/TiO2composites(a)GO,(b)TiO2,(c)RGO/TiO2,(d)RGO/TiO2,200000x(d)500nmTiO2颗粒RGO片层(c)1μm(b)1μm(a)1μm
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis and luminescence of Eu3+ doped nanocrystalline TiO2 spheres[J]. M.Lysien,K.Fiaczyk,R.Tomala,F.Granek,W.Strek. Journal of Rare Earths. 2019(11)
[2]Application of New Modified Bentonite in Decolorization of Simulated Printing and Dyeing Wastewater[J]. Qiong ZHANG,Jiqiang ZHANG,Chenxi ZHANG,Jie LUO. Asian Agricultural Research. 2019(10)
[3]溶胶-凝胶法原位制备还原氧化石墨烯/二氧化钛复合材料及光催化性能[J]. 任建,李光照,韩锐,赵天宝,郭云娟,彭婷. 功能材料. 2019(07)
[4]Enhanced photocatalytic activity of Gd3+ doped TiO2 and Gd2O3 modified TiO2 prepared via ball milling method[J]. Di Wu,Chen Li,Dashuai Zhang,Lili Wang,Xiaopeng Zhang,Zaifeng Shi,Qiang Lin. Journal of Rare Earths. 2019(08)
[5]Luminescent characterization of rare earth Dy3+ ion doped TiO2 prepared by simple chemical co-precipitation method[J]. Mohamed Zikriya,Y.F.Nadaf,P.Vijai Bharathy,C.G.Renuka. Journal of Rare Earths. 2019(01)
[6]改性氧化石墨烯/聚苯胺防腐材料的制备及性能[J]. 邹明明,李小瑞,沈一丁,王海花. 精细化工. 2018(05)
[7]柠檬酸络合sol-gel法原位合成rGO-La3+/TiO2及其光催化性能[J]. 李翠霞,曾鹏飞,杨志忠,谭高伟,吴强红,林焰. 稀有金属材料与工程. 2017(02)
[8]氧化石墨烯–镝掺杂二氧化钛复合光催化材料的制备及光催化性能（英文）[J]. 李翠霞,吴强红,曾鹏飞,谭高伟. 硅酸盐学报. 2016(06)
[9]G/TiO2/CoFe2O4磁性复合光催化材料的制备及光催化降解亚甲基蓝[J]. 毛蜜,周建刚,何瑜,葛伊丽,宋功武. 湖北大学学报(自然科学版). 2016(03)
[10]Effect of hydroxyl groups on hydrophilic and photocatalytic activities of rare earth doped titanium dioxide thin films[J]. 杜军,吴其,钟汕,顾馨,刘娇,郭海志,张文龙,彭海龙,邹建国. Journal of Rare Earths. 2015(02)
硕士论文
[1]石墨烯/二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究[D]. 张亚男.大连理工大学 2017
[2]载银二氧化钛/石墨烯复合材料的制备及其催化杀菌性能的研究[D]. 李君建.中北大学 2017
[3]具有可见光激发响应的纳米TiO2光催化材料的研究[D]. 叶韦韦.武汉理工大学 2010
[4]纳米TiO2粉末及铈掺杂TiO2纤维的制备、表征与性能研究[D]. 肖凡平.湖南大学 2007
本文编号：3589971
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