介孔二氧化钛基复合材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-11-08 21:35

  本文关键词：介孔二氧化钛基复合材料的制备及其性能研究

  更多相关文章： 介孔TiO_2纳米管 还原氧化石墨烯 软模板 光催化 超级电容器

【摘要】：本文以表面活性剂聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(P123)为软模板,以TiOSO_4为钛源,通过简单的溶剂热法制备出介孔TiO_2纳米管(NT)。通过以上实验步骤,在加入钴源Co(NO_3)_2×6H_2O时,制备出了具有介孔结构的Co掺杂TiO_2纳米管(Co-TiO_2 NT)。氧化石墨烯(GO)由改进的Hummer’s法制出,然后通过水热处理,将GO还原成还原氧化石墨烯(RGO),并对TiO_2NT和Co-TiO_2 NT进行包覆,制备出TiO_2 NT/RGO复合材料和Co-TiO_2 NT/RGO复合材料。结果表明TiO_2 NT的形貌为管状,晶型为锐钛矿型,长度在3μm到10μm之间,管径在400 nm到600 nm之间,壁厚约为250 nm。在除去软模板P123后,TiO_2 NT管壁上出现介孔结构,大小约为6 nm。为了研究TiO_2 NT和Co-TiO_2 NT在光催化应用中的性能,用造纸废水对其进行光催化降解测试。CODCr和色度分析结果表明,TiO_2 NT和Co-TiO_2 NT在去除色度分析中展现出了优异的性能,在去除CODCr中,样品Co-TiO_2-2在催化降解12 h后,对CODCr的去除率达到94.98%。为了研究所制备出的TiO_2基复合材料的电化学性能,将TiO_2基复合材料制成电极,应用于超级电容器,在0.50 mol L-1 Na_2SO_4电解质中通过电化学工作站测试进行测试,来表征电化学性能表征。结果表明,在Co和RGO共同作用下,Co-TiO_2 NT/RGO复合材料的电阻明显减小,充放电时间增加,表现出比其他材料电极更好的电容行为,展现出更高的比电容。电流密度从0.2 Ag~(-1)增加至3 Ag~(-1)时,CoTiG_2电极的比电容从20.85 Fg~(-1)减小至9.00 Fg~(-1)。在电流密度为0.2 Ag~(-1)的条件下,对CoTiG_2电极进行了长期的充放电循环稳定性测试。当循环次数达到2000圈时,比电容的保持率在87.26%。将TiO_2基复合材料电极组装成超级电容器后,材料的电化学性能没有明显的降低。当电流密度从0.2 Ag~(-1)增加至3 Ag~(-1)时,CoTiG_2电极的比电容从27.50 Fg~(-1)减小至13.20 Fg~(-1),而在这电流密度为0.2 Ag~(-1)时,纯TiO_2纳米管的比电容为0.70 Fg~(-1)。说明将所制备的TiO_2基复合材料电极组装成超级电容器后,电极的性能没有明显的下降。这些测试结果可以得到以下结论:Co的掺入能够改善TiO_2纳米材料的光催化性能;由于Co-TiO_2 NT与RGO片的协同作用,有效提高了Co-TiO_2 NT/RGO复合材料的电化学性能。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.11;TB332

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本文编号：1158886