石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其光催化性能研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，工業(yè)化程度加劇，日益惡化的大環(huán)境嚴(yán)重影響了人類的健康和生活。因此，保護(hù)環(huán)境、治理污染，尋求更加高效有力的去污方法成為研究的熱點。自半導(dǎo)體催化劑提出以來，這項催化技術(shù)在環(huán)境治理方面起到了至關(guān)重要的作用。因此已經(jīng)有很多研究人員對種類繁多，不同形貌的半導(dǎo)體催化劑進(jìn)行探索。但是，目前絕大多數(shù)半導(dǎo)體催化劑普遍存在一些問題:寬帶隙（可見光利用率低）、光生載流子復(fù)合率高、小尺寸納米顆粒團(tuán)聚等，亟待解決。
　　石墨烯(Graphe

2、ne)是指二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的單層石墨，擁有優(yōu)異的電子輸運性能、機械性能和表面化學(xué)性能。其作為新型的一種碳材料，得到了廣泛關(guān)注。這些特性極大地提高了復(fù)合結(jié)構(gòu)在光催化過程中的吸附效率、光生載流子與空穴的分離和催化效率。目前，為了將石墨烯基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于催化領(lǐng)域，科研人員做了很多嘗試，發(fā)現(xiàn)石墨烯基復(fù)合結(jié)構(gòu)能很好地克服單純半導(dǎo)體存在的問題。其中氧化石墨烯(GO)由于其表面豐富的含氧官能團(tuán)，能夠促進(jìn)其與半導(dǎo)體的有效復(fù)合，起到固態(tài)穩(wěn)定器的作用?；?/p>

3、于這些考慮，本文以氧化石墨烯為先驅(qū)物，采用水熱合成法構(gòu)造石墨烯基催化劑，對它的形貌、結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)進(jìn)行表征，并對其光催化性能進(jìn)行研究。
　　具體內(nèi)容及分析結(jié)果如下:
　　1、采用改進(jìn)的Hummers法，以鱗片狀石墨粉為原料，制備出氧化石墨烯。通過X射線衍射儀(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)以及能譜儀(EDS)分別來分析石墨烯的結(jié)構(gòu)和形貌，結(jié)果顯示樣品具有大面積的層狀結(jié)構(gòu)，表面褶皺豐富，有大量的含氧官能團(tuán);采用水熱還原法

4、，在高溫下對GO進(jìn)行還原，無需再添加劇毒的還原劑及交聯(lián)劑，結(jié)果表明在180℃下水熱反應(yīng)4-6小時可以很好地形成石墨烯(RGO)，它具備的較大表面積等優(yōu)良特性，為后續(xù)與納米顆粒復(fù)合提供了良好的先決條件。
　　2、采用水熱合成法一步制備SnS2/Graphene復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。利用透射電子顯微鏡(TEM)，高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)，X射線衍射儀(XRD)，傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等技術(shù)對該復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征?？梢杂^測到

5、SnS2納米粒子較均勻分散在Graphene片上，SnS2/Graphene復(fù)合物有效增強SnS2的光吸收強度。以羅丹明-b染料為模擬污染物，研究了其光催化性能。結(jié)果表明，SnS2/Graphene復(fù)合納米結(jié)構(gòu)相較于純SnS2，展現(xiàn)了較好的催化活性以及較好的穩(wěn)定性。
　　3、以五水合四氯化錫(SnCl4·5H2O)和氧化石墨烯為先驅(qū)物，乙醇水溶液為溶劑，采用一種簡單的水熱法一步合成了具有可見光催化活性的SnO2量子點(約3～5nm

6、)與石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)。利用透射電子顯微鏡(TEM)，高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM），X射線衍射儀(XRD)，傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)等技術(shù)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并采用紫外可見吸收光譜(UV-vis)分析其光學(xué)性能，以羅丹明-b染料為目標(biāo)降解物研究SnO2量子點/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)的可見光催化性能。結(jié)果表明:與純SnO2、純石墨烯相比，復(fù)合結(jié)構(gòu)顯示出了很高的可見光催化活性。通過對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，我們提出了SnO2量子點/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)