石墨烯基TiO2復合催化劑的制備及光催化制氫活性的研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：405805511030南昌大學碩士研究生學位論文石墨烯基石墨烯基TiO2復合催化劑的制備及復合催化劑的制備及光催化制氫活性光催化制氫活性的研究的研究StudyonPreparationPhotocatalyticActivityfHydrogenEvolutionofGraphenebasedTiO2Composites梁海營培養(yǎng)單位（院、系）：環(huán)境與化學工程學院指導教師姓名、職稱：涂盛輝副教授申請學位的學

2、科門類：工學學科專業(yè)名稱：化學工程論文答辯日期：2014年5月26日答辯委員會主席：評閱人：2014年月日摘要I摘要氫氣是一種理想的清潔能源，隨著能源危機的加劇，光催化制氫技術成為當前研究的熱點。光催化技術的另一個重要應用就是廢水治理，近來研究者開始嘗試開發(fā)新型催化劑，將兩種應用聯(lián)合起來，利用廢水中的污染物制氫，達到“變廢為寶”。本文采用改進的Hummer法制備氧化石墨，并以氧化石墨、P25、Cu(NO3)23H2O等為原料，采用溶劑熱

3、法分別制備出以石墨烯為基底的石墨烯TiO2，石墨烯TiO2納米管，石墨烯CuOTiO2三種復合催化劑，原位光沉積法在各催化劑表面負載Pt，通過SEM、TEM、XRD、FTIR、DRS等手段對復合材料的形貌、結構及光學特性進行表征。首先，以Pt石墨烯TiO2為催化劑，考察了石墨烯負載量，有機物等對產(chǎn)氫活性的影響，以乙醇作為犧牲試劑研究了產(chǎn)氫反應機理，實驗結果表明，石墨烯含量為1wt%，，在太陽光照射5h后，產(chǎn)氫量達到3444.36μmol

4、，為同等條件下P25（1598.25μmol）的2.16倍，產(chǎn)氫活性較高。改變TiO2的形貌，制備出了比表面積大，吸附能力強的石墨烯TiO2納米管復合催化劑，在產(chǎn)氫反應過程中，促進了光催化產(chǎn)氫反應，太陽光照射5h后，石墨烯含量為5wt%的樣品產(chǎn)氫量達到了3712.79μmol，制氫活性得到了提高。其次，采用CuO與TiO2復合，制備出了可有效利用可見光的石墨烯CuOTiO2復合催化劑，復合材料中石墨烯負載量為0.5wt%，CuO含量為2

5、wt%時，石墨烯與CuO在光催化產(chǎn)氫過程發(fā)揮共同促進作用，催化活性達到最高，在可見光和太陽光下照射5h后，產(chǎn)氫量分別達到了1083.54μmol、4374.51μmol，有效拓展了催化劑的光響應范圍。最后，選用催化活性高，對可見光有響應的的石墨烯CuOTiO2復合催化劑，以制藥工業(yè)生產(chǎn)廢水為研究對象，將光催化制氫技術應用于制藥廢水治理領域，研究在太陽光下光催化制藥廢水產(chǎn)氫協(xié)同降解工藝，實驗結果表明：最佳制氫工藝為催化劑用量0.10g，初