石墨烯基复合材料的制备及催化性能研究

发布时间：2017-06-04 06:10

  本文关键词：石墨烯基复合材料的制备及催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石墨烯是近年来科学界比较关注的一种新型碳材料,作为碳纳米材料家族的一员,石墨烯纳米材料拥有良好的导电性能、较大的比表面积结构和优异的力学性能等诸多优点,因此被广泛应用于光电催化、生物医药、超级电容器、燃料电池等领域中。本论文合成出三种石墨烯基复合材料,并重点研究了复合材料的催化效果,其主要内容如下： 采用一步水热法合成出石墨烯/硫化铜复合材料,通过扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对其进行了表征。然后将其修饰玻碳电极(GC)用于对多巴胺的电化学检测,分别从pH、扫速、检测、干扰等多个角度考察了其催化效果。研究表明,石墨烯在pH值为5时拥有较佳的催化效果,同时,该复合材料修饰电极对多巴胺的检出限是3.7x10-7mol/L。 采用水热法合成出石墨烯/二氧化钛复合材料,通过FTIR和SEM对其进行了表征,并进一步用电化学方法合成出石墨烯/二氧化钛/聚吡咯复合材料,将其涂抹于导电玻璃FTO上,应用于对罗丹明B的催化降解。分别从罗丹明B初始浓度、溶液pH值、不同复合材料对其催化降解罗丹明B的能力进行了考察。实验表明,罗丹明B初始浓度为2mg/L,溶液pH值为11时,该复合材料对罗丹明B有较佳的催化降解效果。 采用水热法合成出石墨烯/二氧化铈复合材料,通过FTIR、SEM和X射线能谱(EDS)对其进行了表征,并进一步用电化学方法合成出石墨烯/二氧化铈/铂复合材料,将其涂抹于导电玻璃FTO上,应用于对乙醇的催化分解。分别从是否镀铂、不同pH对其催化分解乙醇的效果进行了考察,并着重探讨了强酸强碱条件下多种因素对催化的影响。结果表明,复合材料镀铂后催化效果较佳,且不同pH条件下对乙醇的氧化电位不同。其中,酸性溶液中乙醇的初始浓度越高,复合材料对乙醇的氧化电位更低,而且伴随着另外一种物质的生成,这种物质可能是CO2,碱性溶液中,复合材料能再较低的电压下催化分解乙醇,并随着氧化电位的增大,会生成乙醛和乙酸。
【关键词】：石墨烯 复合材料 催化
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ127.11;TB33
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 碳材料概述7
• 1.2 石墨烯概述7-15
• 1.2.1 石墨烯结构8-9
• 1.2.2 石墨烯性能9-11
• 1.2.3 石墨烯的制备11-13
• 1.2.4 石墨烯以及石墨烯复合材料的应用13-15
• 1.3 本文研究的主要内容、选题意义和创新点15-17
• 第2章 石墨烯/硫化铜复合材料的制备及催化性能研究17-27
• 2.1 引言17-18
• 2.2 仪器与试剂18-19
• 2.3 实验方法19-20
• 2.3.1 氧化石墨的合成19
• 2.3.2 石墨烯的合成19
• 2.3.3 石墨烯/硫化铜复合材料的制备19
• 2.3.4 石墨烯/硫化铜复合材料修饰电极的制备19-20
• 2.3.5 缓冲液的配制20
• 2.3.6 电化学测试20
• 2.4 结果和讨论20-26
• 2.4.1 复合材料的表征20-22
• 2.4.2 电化学行为22-23
• 2.4.3 pH值和扫速影响23-24
• 2.4.4 检测多巴胺下限24-26
• 2.4.5 干扰研究26
• 2.4.6 样品分析26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 石墨烯/二氧化钛/聚吡咯复合材料的制备及催化性能研究27-42
• 3.1 引言27-28
• 3.1.1 二氧化钛光催化原理及应用27
• 3.1.2 研究进展27-28
• 3.2 实验药品与实验仪器28-29
• 3.3 实验方法29-30
• 3.3.1 石墨烯-TiO_2复合材料的合成29
• 3.3.2 TiO_2/石墨烯/聚毗咯、TiO_2/聚吡咯复合膜的制备29-30
• 3.4 表征方法30-31
• 3.4.1 红外光谱(FTIR)30-31
• 3.4.2 扫描电镜(SEM)31
• 3.5 结果与讨论31-40
• 3.5.1 红外光谱分析31-32
• 3.5.2 SEM分析32-33
• 3.5.3 复合膜电极的光催化性能研究33-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第4章 石墨烯/氧化铈/铂复合材料的制备及对乙醇催化性能的研究42-61
• 4.1 引言42-44
• 4.1.1 CeO_2及其复合物的简介42
• 4.1.2 乙醇的电催化机理研究进展42-44
• 4.1.3 研究的背景和意义44
• 4.2 实验药品及实验仪器44-45
• 4.3 实验方法45-47
• 4.3.1 RGO/CeO_2复合物的合成45-46
• 4.3.2 复合电极的制备46
• 4.3.3 电化学测试46-47
• 4.4 表征分析47-48
• 4.4.1 红外光谱测试47
• 4.4.2 紫外-可见近红外分光光度计分析47
• 4.4.3 扫描电镜测试分析47
• 4.4.4 X射线能谱仪分析47-48
• 4.5 结果与讨论48-60
• 4.5.1 红外光谱分析48-49
• 4.5.2 SEM分析49-51
• 4.5.3 EDS分析51
• 4.5.4 复合材料对乙醇催化性能测试51-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 结论61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-70
• 攻读学位期间发表的论文70

【参考文献】

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本文编号：420169