27059.微量水及氧化石墨烯還原方法對(duì)tio2gss復(fù)合物光催化性能的調(diào)控作用

1、分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：405503911081南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文微量水及氧化石墨烯還原方法對(duì)微量水及氧化石墨烯還原方法對(duì)TiO2GSs復(fù)合物光復(fù)合物光催化性能的調(diào)控作用催化性能的調(diào)控作用TheRegulatingEffectofaTraceAmountofWatertheReductionMethodofGOonthePhotocatalyticPerfmanceofTiO2GSsComposites盧鐵文培養(yǎng)單位（院、系

2、）：理學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：張榮斌教授指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：胡長(zhǎng)員副教授專(zhuān)業(yè)學(xué)位種類(lèi)：理學(xué)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域名稱(chēng)：物理化學(xué)論文答辯日期：答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：年月日摘要I摘要由于其無(wú)毒、成本低廉及良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，TiO2在光催化領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。但是，TiO2的光生電子空穴對(duì)容易復(fù)合，導(dǎo)致其光催化效率較低，限制了其應(yīng)用。石墨烯(graphenesheets簡(jiǎn)稱(chēng)GSs)具有比表面積大、吸附性能好、載流子遷移率高等優(yōu)點(diǎn)，在光催化領(lǐng)域同樣受到

3、關(guān)注。本論文以石墨為原料，采用Hummers法制備石墨烯氧化物(grapheneoxide簡(jiǎn)稱(chēng)GO)；以GO為原料，以鈦酸異丙酯(TIP)為鈦源，采用醇熱法原位制備TiO2GSs復(fù)合物，以光催化降解甲基橙(MO)為探針?lè)磻?yīng)研究TiO2GSs復(fù)合物的光催化性能。GSs對(duì)MO良好的吸附性能，會(huì)提高TiO2附近MO的濃度；加之GSs具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，可促進(jìn)TiO2光生電子空穴對(duì)的分離，因而在GSs上原位生長(zhǎng)TiO2，會(huì)大幅度提高了TiO2的光

4、催化性能。此外，研究表明，GO乙醇溶液中殘存的微量水，對(duì)TiO2GSs復(fù)合物中TiO2的結(jié)晶度、粒徑、暴露晶面有重要的調(diào)控作用，進(jìn)而影響TiO2GSs復(fù)合物的光催化性能。基于此，本文采用醇熱法制備TiO2及TiO2GSs復(fù)合物，添加微量水或通過(guò)NH4HCO3原位分解產(chǎn)生微量水，系統(tǒng)研究微量水對(duì)TiO2及TiO2GSs復(fù)合物的光催化調(diào)控作用。研究發(fā)現(xiàn)，醇熱體系中直接添加微量水可以提高TiO2的結(jié)晶度，增大TiO2的粒徑，抑制光生電子空穴對(duì)

5、的復(fù)合，進(jìn)而提高TiO2的光催化活性。另外，微量水的存在有利于001晶面的形成。類(lèi)似地，通過(guò)醇熱反應(yīng)過(guò)程中NH4HCO3原位分解產(chǎn)生微量水，同樣可以大幅度提高TiO2的光催化性能。而且，在TiO2GSs復(fù)合物制備過(guò)程中，NH4HCO3原位分解產(chǎn)生的水有利于促進(jìn)TIP在GO上異相成核和水解，減少TIP的流失，提高復(fù)合物中TiO2的結(jié)晶度變，從而提高TiO2GSs復(fù)合物的光催化活性。靜電自組裝是制備復(fù)合物的一種常用方法。Hummers法制備

6、的GO水溶液帶較強(qiáng)的負(fù)電。以水為溶劑，采用溶膠凝膠法制備TiO2納米溶膠，通過(guò)調(diào)控體系pH小于TiO2等電點(diǎn)，可以使TiO2納米溶膠帶正電。利用GO與TiO2納米溶膠間的靜電作用，可以在水相介質(zhì)下，快速制備TiO2GO復(fù)合物，分別采用水合肼和溶劑熱兩種方式將GO還原為GSs，得到TiO2GSs復(fù)合物。其中，水合肼還原得到的GSs中TiO鍵以及sp2缺陷的含量最大，可以更好地分離TiO2的光生電子空穴對(duì)，從而提高TiO2GSs復(fù)合物的光催