石墨烯二氧化钛复合催化剂制备及光电催化性能研究.pdfVIP

科技论文与案例交流 5 7 石墨烯/二氧化钛复合催化剂制备及 光电催化性能研究 赵宇1 高晗1 邹伟豪2 熊超1 肖进1 马金祥1 (1常州工学院电气与光电工程学院江苏常州213002 2 南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003) 摘 要 ：本文将钛酸四丁酯和石墨粉为基本原料，采用 60 T 下烘干得到纳米二氧化钛。 水热合成法制备了石墨烯/二氧化钦复合材料,并研究了其在 最后将4 mL钛酸四丁酯溶于50 mL异丙醇中，边搅拌边滴 不同光照条件、石墨烯含量、光催化时间和pH 值等因素对罗 加氧化石墨烯，所得凝胶在250 下煅烧3h 后，加人10 mL水均 丹明 B 的降解效果影响。实验结果表明：对于此复合催化剂， 匀搅拌，加人适量硼氢化钠，在 100丈下冷凝回流并搅拌8 h ，然 当在石墨烯质量分数为10%、p H 为6~7、光催化 30min等条 后在60 下烘干得到复合催化剂。 术 技 能 节 业 工 件下，石墨缚/二氧化钛复合材料在紫外光下对罗丹明 B 的光 2.3光电催化分解罗丹明- B 实验 电催化降解效率能达到96%以上。 光电催化反应系统由500W 的氙灯、红外截止滤光片和电化 关键词：石墨烯；二氧化钦；复合催化剂 学工作站组成，将 100m l罗丹明-B 溶液（10mg/L )置于电化学工 作站的反应容器中。将复合催化剂均匀涂抹于导电玻璃上，制成 光电催化反应的阴极，将其置于距光源20cm 处。在开始实验之 1 前言 前，将罗丹明B 溶液在黑暗中搅拌2h ，以期达到吸附平衡。然后 随着当前水环境污染情况的日益严重，净化污水的研究引起 开启稳压直流电源施以直流电压，每间隔一定时间取样分析。 了国内外学者的广泛关注。由于二氧化钛的性能稳定、适用范围 3 实验结果与讨论 广、氧化能力强等特性而使其成为光催化材料的首选材料。但是 它具有其光生电子-空穴对极容易复合，导致其光催化活性降 3.1催化剂及光照对降解率的影响 低，而且由于二氧化钛的宽带隙使得其只具有紫外光活性叭因 将 5 m g 的复合 催 化 剂 加 入 到 100 m L 罗 丹 明 -B 溶液 此，可以通过降低二氧化钛中的光生电子-空穴的复合率从而赋 (10mg/L 冲 ，反应30 min后，计算降解率，所得光照和加人催化剂 予其可见光活性来提高其光催化性能。 与降解率的关系实验结果如表1所示。由表1可见:在可见光下 目前向二氧化钛内复合其他材料是提高二氧化钛光催化活 罗丹明-B 很难被降解；无催化剂的条件下，在紫外光下罗丹明 性的常用途径，主要有非金属掺杂如C 、P 、N、 S 等wi 这些非金属 -B 的降解率为40%，发生较弱的降解过程;加人催化剂后，在紫 原子可以进人二氧化钛晶格，或成为间隙离子，或占据氧原子的 外光下罗丹明-B 的降解率增至96%，说明在紫外光照下复合催 位置，形成杂质能级后使二氧化钛的带隙宽度减小，将其光吸收 化剂对罗丹明-B 降解具有较强的催化活性。 扩展至可见光区域。但是这些掺人的杂质原子有可能会成为二氧 表 1 催化剂及光照对降解率的影响 化钛中光生电子-空穴对的复合中心，不利于提高光生电子和空