石墨烯基二氧化钛纳米复合材料的制备与光催化性能研究

发布时间：2016-07-08 07:00

  本文关键词：石墨烯基二氧化钛纳米复合材料的制备与光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

《合肥工业大学》 2014年

石墨烯基二氧化钛纳米复合材料的制备与光催化性能研究

周琪  

【摘要】：针对TiO2在光催化降解反应中存在的光生电子和光生空穴复合快、比表面积小、可见光下光催化效能低等不足，本文以石墨烯改性TiO2，制备石墨烯基TiO2纳米复合材料，从而提升TiO2光催化性能为研究思路。首先制备氧化石墨烯（GO），并以氧化石墨烯为基底材料，以Ti(OBu)4为钛源，以HF为形貌控制剂，采用溶剂热法制备了RGO/TiO2纳米复合材料；通过调控TiO2晶面，采用两步水热法制备了RGO/暴露晶面TiO2纳米复合材料；采用水热法和沉淀-析出法，制备AgBr-RGO/TiO2三元纳米复合材料，探讨了复合材料的光催化性能，主要内容如下： （1）采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯。以鳞片石墨为原料，以浓H2SO4和KMnO4为氧化剂，通过两步法，先制得氧化石墨，再通过超声分散制得氧化石墨烯。通过XRD、TEM、SEM等手段进行表征，实验制得的氧化石墨烯具有单层或者少层结构，其表面含有大量的-OH、-COOH、C-O-C、C=O等含氧基团。含氧基团的存在，增强了氧化石墨烯在水溶液中的分散性，同时也为后期石墨烯基二氧化钛纳米复合材料的制备过程中，二氧化钛晶体形核长大提供大量的活性位点。 （2）采用溶剂热法制备RGO/TiO2纳米复合材料。在180℃下通过溶剂热法，以氧化石墨烯和Ti(OBu)4作为初始反应物，在乙醇溶剂中，，合成RGO/TiO2纳米复合材料。通过XRD、SEM、TEM、XPS等手段对RGO/TiO2纳米复合材料的进行表征，对该复合材料的形貌及其光催化性能进行讨论。结果表明：氧化石墨烯被还原成石墨烯的同时，石墨烯的表面负载生长锐钛矿二氧化钛颗粒。随着溶剂热时间的延长，氧化石墨烯表面的活性基团减少，还原更加彻底，同时TiO2晶粒有一定的增大趋势；和纯TiO2相比，RGO/TiO2纳米复合材料光催化活性明显提高，石墨烯含量对复合材料的光催化活性有直接的影响。 （3）采用两步水热法制备RGO/暴露晶面TiO2纳米复合材料。首先，在180℃下通过水热法，以HF为形貌控制剂，Ti(SO4)2为钛源，可控制备了暴露不同晶面的TiO2纳米结构。通过XRD、TEM、SEM、XPS等手段对制备的TiO2进行了表征，实验证明，HF在暴露不同晶面的TiO2纳米材料的制备中，对TiO2不同晶面的形貌的形成起主导的调节作用。在此基础之上，采用二次水热法，180℃条件下，利用先前制备的氧化石墨烯对暴露晶面的TiO2进行修饰改性，调控氧化石墨烯的含量，制备出RGO/暴露晶面TiO2纳米复合材料，对该复合材料的形貌及其光催化性能进行讨论。结果表明，在紫外光下，RGO/暴露晶面TiO2纳米复合材料的光催化活性优于纯TiO2；当GO含量为1%时，RGO/暴露晶面TiO2纳米复合材料的光催化性能最优。 （4）采用水热法和沉淀-析出法制备AgBr-RGO/TiO2三元纳米复合材料。首先，在180℃下通过水热法，以HF为形貌控制剂，以Ti(SO4)2、氧化石墨烯为原料，可控合成RGO/TiO2二元复合物。通过XRD、TEM、SEM、XPS等手段对制备的二元复合物进行表征，其中TiO2具有双截断八棱锥结构的单晶锐钛矿结构。进而以RGO/TiO2二元复合物为中间物，添加AgNO3及KBr，通过沉淀-析出法在RGO/TiO2二元复合物表面沉积了AgBr纳米颗粒，从而制备出石墨烯基TiO2-AgBr三元纳米复合材料，并对该三元复合材料的形貌及其光催化性能进行讨论。研究表明，在可见光下，AgBr-RGO/TiO2三元纳米复合材料的光催化活性要明显优于RGO/TiO2二元复合物。

【关键词】：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB332;TB383.1
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的制备[J];四川有色金属;2003年02期

2 赵慧敏;苏芳;范新飞;于洪涛;吴丹;全燮;;石墨烯-二氧化钛复合催化剂对光催化性能的提高(英文)[J];催化学报;2012年05期

3 付乌有;杨海滨;刘冰冰;邹广田;;锐钛矿型TiO_2/MnFe_2O_4核壳结构复合纳米颗粒的制备及其光催化特性[J];复合材料学报;2007年03期

4 于江伟;朱丽英;杨小平;于运花;;碳纤维负载钐掺杂纳米TiO_2复合材料的制备与表征[J];复合材料学报;2010年06期

5 刘时铸;;金属掺杂二氧化钛的研究进展[J];广东化工;2008年06期

6 曹静;林海莉;贾丽;陈士夫;;AgBr/TiO_2复合催化剂:双注法制备及其可见光催化性能[J];影像科学与光化学;2009年06期

7 肖逸帆;柳松;向德成;王晔;;掺碳二氧化钛光催化的研究进展[J];硅酸盐通报;2011年02期

8 王环颖;李文军;常志东;周花蕾;郭会超;;表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂制备及催化活性研究[J];光谱学与光谱分析;2011年09期

9 周琪;钟永辉;陈星;王岩;刘平;吴玉程;;石墨烯/纳米TiO_2复合材料的制备及其光催化性能[J];复合材料学报;2014年02期

10 张琼;贺蕴秋;陈小刚;胡栋虎;李林江;季伶俐;尹婷;;氧化钛/氧化石墨烯复合结构及其光催化性能[J];科学通报;2010年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨丽霞;基于二氧化钛的环境功能纳米材料制备与应用研究[D];湖南大学;2009年

2 和东亮;掺杂改性的二氧化钛纳米材料的光催化性能研究[D];吉林大学;2008年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王佩迪;电法去离子及其与普通离子交换技术的比较[J];安徽医药;2003年01期

2 林攀;郭正轩;李晓茜;曹震;雷晓庆;何开棘;王开明;;磁性纳米TiO_2粉体的制备[J];辽宁科技大学学报;2012年01期

3 余化龙;;北京市房山区再生水利用现状与展望[J];北京水务;2007年05期

4 宋振华;王巍;;反洗水回收实验装置在循环水系统中的应用[J];才智;2011年24期

5 刘峰;张兰英;刘鹏;郎咸明;杨楠;梁淑清;;混凝和膜分离联用处理制药废水二级出水中试试验[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年03期

6 赵远;黄伟九;;石墨烯及其复合材料的制备及性能研究进展[J];重庆理工大学学报(自然科学);2011年07期

7 孙东峰;张秀玲;;磁载纳米TiO_2光催化剂的研究进展[J];材料导报;2010年21期

8 王昭;毛峰;黄祥平;黄应平;冯笙琴;易佳;张昌远;刘栓;;TiO_2/石墨烯复合材料的制备及其光催化性能[J];材料科学与工程学报;2011年02期

9 张林俊;黄威;;中密度纤维板污水处理厂方案设计及应用实例[J];中国人造板;2008年11期

10 车如心,曹魁,党群;电化学法处理金属着色废水[J];电镀与环保;2003年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘厚文;;PCB镀覆工艺用纯水的要求及制备[A];第七届全国印制电路学术年会论文集[C];2004年

2 张君玲;权新军;贾琼;;流动注射预富集-微波等离子体发射光谱测定稀土元素[A];第十三届全国稀土化学分析学术研讨会论文集[C];2011年

3 吴玉程;;纳米TiO_2在水污染检测与治理中应用的研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第6分册）[C];2010年

4 王俊尉;谷晋川;黄健盛;南艳丽;;纳米二氧化钛制备技术的发展[A];中国纳米级无机粉体材料发展·节能·环保高峰论坛论文集[C];2007年

5 齐建华;徐志茹;;Fenton氧化作用机理及其在水处理中的应用[A];2010年全国给水排水技术信息网年会论文集[C];2010年

6 孟庆延;;关于反渗透卷式膜的目前最先进的物理清洗技术方法论证[A];2008中国水处理技术研讨会暨第28届年会论文集[C];2008年

7 裴海彬;白鹭;;转炉除尘水处理技术的应用[A];2005中国钢铁年会论文集（第2卷）[C];2005年

8 杜仕国;闫军;王彬;汪明球;;纳米TiO_2/碳纳米管(CNT)复合颗粒的制备及光催化降解TNT废水研究[A];第二届全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集[C];2013年

9 吴良玉;刘海英;彭斌;;超滤技术在冷轧含油废水处理中的应用、膜污染分析及解决办法[A];2013年全国冶金能源环保生产技术会论文集[C];2013年

10 常建立;蒙涛;徐倩倩;任铁真;;石墨烯包裹二氧化钛在染料敏化电池对电极中的应用[A];第十七届全国分子筛学术大会会议论文集[C];2013年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘斌;二氧化钛光催化材料的掺杂改性及其对气体污染物净化性能的研究[D];兰州大学;2010年

2 夏明霞;高结晶度一维纳米二氧化钛的制备和修饰及光电性质研究[D];湖南大学;2010年

3 胡安正;一维ZnO、TiO_2纳米阵列制备、修饰及其性能研究[D];华中师范大学;2011年

4 任丙南;选择性催化还原NO低温催化剂的制备和表征[D];中国矿业大学（北京）;2011年

5 覃吴;碳基金属及金属氧化物纳米催化剂协同催化性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 侯相钰;不同形貌MFe_2O_4（M=Mn，Zn，Co，Ni等）的合成及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 舒火明;AgNbO_3和Ag_3VO_4系列光催化材料的制备、表征及其光催化活性研究[D];江苏大学;2011年

8 卢强;涂层钛电极的制备及其降解废水中硝基苯的研究[D];南京理工大学;2011年

9 康青;基于二氧化钛纳米管阵列的新功能纳米材料制备与应用研究[D];湖南大学;2011年

10 伍水生;生物/有机分子辅助液相合成纳米材料及其性质研究[D];湖南大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈静颖;双能场/生物法降解废水中苯酚的研究[D];安徽工程大学;2010年

2 曹开斌;过氧钛酸溶胶法制备TiO_2薄膜及在手术刀上的应用[D];浙江理工大学;2010年

3 张玉婷;非金属元素掺杂二氧化钛空心球的制备及其光催化性能的研究[D];武汉工程大学;2010年

4 马立;基于PLC控制的污水处理实验系统的设计[D];北方工业大学;2011年

5 胡宾;有机物原位表面修饰TiO_2纳米材料的制备及性能研究[D];河南大学;2011年

6 王龙阁;纳米TiO_2/光致聚合物材料全息存储特性研究[D];河南大学;2011年

7 徐瑶;纳米溴化银的制备及其光催化性能的研究[D];吉林大学;2011年

8 李国华;Ti/SnO_2-Sb-Nd电极制备及处理有机废水研究[D];大连理工大学;2011年

9 温艳媛;纳米二氧化钛复合光催化剂的制备、表征及其可见光催化性质研究[D];华东师范大学;2011年

10 孟静静;PROFIBUS与PROFINET网络结构的研究与应用[D];兰州理工大学;2011年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李大成,周大利,刘恒,张萍,陈朝珍,全学军;略论二氧化钛的高性能化和高功能化(上)[J];四川有色金属;2001年03期

2 陈俊涛,李新军,杨莹,王良焱,何明兴;Sm掺杂对TiO_2薄膜光催化性能的影响[J];催化学报;2004年05期

3 陈恩伟;银董红;宋慧娟;龚黎明;喻宁亚;;镧系离子掺杂TiO_2的制备及其对咪唑降解反应的光催化活性[J];催化学报;2006年04期

4 黄翠英;张澜萃;李晓辉;;稀土离子掺杂对纳米TiO_2光催化制氢活性的影响[J];催化学报;2008年02期

5 张永来;丁红;刘福建;魏舒;刘森;和东亮;肖丰收;;Ag_3VO_4纳米粒子的合成及其对可见光下降解罗丹明B的催化活性[J];催化学报;2008年08期

6 刘兴平;蒋荣英;柳松;;TiO_2/Mo-TiO_2的制备、表征和光催化活性[J];催化学报;2010年11期

7 温艳媛;丁旵明;;Ag@AgCl修饰的锐钛矿相TiO_2纳米管的制备及其光催化性能[J];催化学报;2011年01期

8 施利毅,李春忠,房鼎业;气相氧化法制备超细TiO_2粒子的研究进展[J];材料导报;1998年06期

9 解挺;焦明华;俞建卫;吴玉程;张立德;;准一维纳米材料制备方法的研究现状和发展趋势[J];材料科学与工程学报;2006年02期

10 胡晓珍,葛曼珍,杨辉;纳米陶瓷TiO_2的制备和特性[J];材料科学与工程;1997年02期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱军,李毕忠;聚合物/无机纳米复合材料研究进展[J];化工新型材料;2000年10期

2 吴增刚,周持兴,程宝家;原位悬浮聚合制备酸性酚醛树脂/蒙脱土纳米复合材料(英文)[J];合成橡胶工业;2001年04期

3 张恒;张力;;纳米复合材料实用化技术前景[J];材料导报;2001年08期

4 钟厉,韩西;纳米复合材料的研究应用[J];重庆交通学院学报;2003年03期

5 张强,张立武,余大兵,杨延涛;纳米技术在复合材料中的应用及其进展[J];纤维复合材料;2003年04期

6 魏风艳,巩强,严生;聚合物—粘土纳米复合材料[J];材料导报;2003年S1期

7 王平华,徐国永,宋功品;聚丙烯/蒙脱土纳米复合材料的制备及结构[J];高分子材料科学与工程;2004年04期

8 刘治国,欧育湘,吴俊浩;MPP/PER/APP系统阻燃的PA6/OMMT纳米复合材料的燃烧特性[J];功能高分子学报;2004年04期

9 ;专利介绍[J];橡胶科技市场;2004年01期

10 ;纳米复合物阻燃剂[J];阻燃材料与技术;2004年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张文龙;吴月;王暄;赵洪;吉超;;制备MgO/LDPE纳米复合材料共混方式与性能的研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年

2 都佩华;林鹏飞;张运湘;陈韶辉;朱肖楠;宋义虎;郑强;;相形貌对聚氯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/碳酸钙纳米复合材料形变机理的影响[A];中国流变学研究进展（2010）[C];2010年

3 张文龙;杜阳;王暄;杨佳明;赵洪;穆娟;;溶-熔共混法制备LDPE/SiO_x纳米复合材料的电性能研究[A];第十三届全国工程电介质学术会议论文集[C];2011年

4 古菊;周扬波;杜杨;贾德民;罗远芳;;NR/改性CaCO_3纳米复合材料的形态与力学性能[A];第二届全国橡胶制品技术研讨会论文集[C];2003年

5 倪士民;李青山;吴洪江;马玉坤;;P(AN-VAc)/Clay纳米复合材料的微型化学制备研究[A];微型化学实验专辑论文集[C];2004年

6 沈辰飞;马路遥;郑明波;赵斌;邱旦峰;潘力佳;曹洁明;施毅;;SnS_2/石墨烯纳米复合材料的合成以及在锂离子电池中的应用研究[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年

7 毋伟;张魁;沈淑玲;成翠兰;王志琰;王冕;陈建峰;;以Pickering乳液为基础纳米复合材料的合成[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年

8 秦亚伟;王宁;董金勇;;适用于工业化的聚烯烃纳米复合材料的原位制备方法[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

9 蔡长君;季辰辰;鲁振江;包淑娟;;一步电化学合成铂-石墨烯纳米复合材料对葡萄糖的无酶催化[A];中国化学会第28届学术年会第9分会场摘要集[C];2012年

10 林嘉平;王立权;;高分子纳米复合材料[A];中国流变学研究进展（2010）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 毕文;[N];中国建材报;2011年

2 本报记者 王海霞;[N];中国能源报;2009年

3 刘霞;[N];科技日报;2011年

4 刘霞;[N];科技日报;2011年

5 蔡忠仁;[N];中国化工报;2010年

6 宋玉春;[N];中国石化报;2005年

7 李闻芝;[N];中国化工报;2004年

8 王林;[N];中国有色金属报;2003年

9 李伟;[N];中国化工报;2004年

10 华成;[N];中国有色金属报;2002年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李鑫;层状镁铝氢氧化物的设计合成与阻燃性研究[D];大连理工大学;2010年

2 赵明;双螺杆反应挤出纺丝级PA6/蒙脱土纳米复合材料的研究[D];东华大学;2005年

3 刘梅;金属（金属氧化物）/氧化铝纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D];吉林大学;2006年

4 倪勇;含苯基多面齐聚倍半硅氧烷的高分子的结构与性能研究[D];上海交通大学;2007年

5 董正平;喹啉修饰SBA-15介孔分子筛纳米复合材料的制备及其作为荧光纳米探针的性能研究[D];兰州大学;2011年

6 徐平;导电聚合物及其纳米复合材料的制备和性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

7 左胜武;聚乙烯基石墨纳米复合材料的制备、结构和导电行为及机理研究[D];四川大学;2004年

8 孔庆红;聚合物/铁蒙脱土纳米复合材料的制备及阻燃机理研究[D];中国科学技术大学;2006年

9 邱龙臻;聚合物基层状双氢氧化物和氢氧化镁纳米复合材料的研究[D];中国科学技术大学;2006年

10 丁鹏;聚烯烃/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备及性能研究[D];中国科学技术大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 戴绍明;聚合物乳液/MMT共混物涂层：结构的形成与涂层性能[D];浙江大学;2005年

2 向丽;线性低密度聚乙烯无卤阻燃体系及其协效作用的研究[D];华南理工大学;2010年

3 王慧;ZnO/Ag纳米复合材料的金属、非金属掺杂及其光催化性能研究[D];青岛科技大学;2010年

4 王璞玉;基于纳米复合材料的低能耗热流控制模块研究[D];浙江大学;2011年

5 李涛海;钛酸盐系列层状纳米光催化复合材料的合成及性质[D];华侨大学;2004年

6 李永波;铁氧体/聚吡咯和镍/硫化锌磁性复合材料的制备与表征[D];中南大学;2010年

7 李伟;壳聚糖基纳米复合材料的制备及性能研究[D];青岛科技大学;2010年

8 何浩礼;聚酰胺6及聚酰胺6/SiO_2纳米复合材料流变力学性能研究[D];湘潭大学;2010年

9 张燕玲;碳纳米材料及其磁功能化组装的研究[D];东华大学;2011年

10 臧杨;聚苯胺—铁氰化镍纳米复合材料的可控制备与电化学性能[D];太原理工大学;2010年

  本文关键词：石墨烯基二氧化钛纳米复合材料的制备与光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：67046