石墨烯基可见光催化剂的制备及其性能研究

摘要

近年来，石墨烯由于其优异的性能一直是功能材料研究的热点。因其大的比表面积和优异的模板效应，能有效防止颗粒团聚，被认为是优异的催化剂载体。
　　本文采用水热法制备石墨烯基可见光催化剂。用化学氧化法制备所得的氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)、尿素、硫酸氧钛、硝酸银和六水合硝酸铈为原料，制备了石墨烯/氧化铈/氧化钛、石墨烯/氧化铈/银和石墨烯/氧化铈三种石墨烯基可见光催化剂，并考察了制备工艺条件对石墨烯基可见光催化剂结构和性能的影响。
　　通过X射线衍射仪(XRD)、热场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)、综合热分析仪、激光拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见分光光度计(UV-vis)等分析手段考察了所制备出的石墨烯/氧化铈/氧化钛、石墨烯/氧化铈/银、石墨烯/氧化铈三种复合粉体的结构与形貌，并以甲基橙溶液为模拟废水测试了所得催化剂在可见光照射下的光催化性能。结果表明:对于石墨烯/氧化铈/氧化钛和石墨烯/氧化铈/银复合可见光催化剂，负载在石墨烯片层上的颗粒形状不规则，分布不均匀，且颗粒尺寸较大，约100nm。对于石墨烯/氧化铈复合粉体，考察了其制备温度对复合材料的组成和结构的影响。水热法140℃制备所得样品，其石墨烯表面修饰的氧化铈的含量最高，颗粒尺寸在20nm左右，并且分布均匀，GO含量对氧化铈的结晶具有一定的促进作用。复合粉体具有较好的可见光响应特性，光电流的测试证明石墨烯/氧化铈/银复合材料具有较高的光生电子-空穴复合率，不利于提高光催化活性;而石墨烯/氧化铈/氧化钛复合材料和石墨烯/氧化钛具有较低的光生电子-空穴复率，是高效的可见光催化剂。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 本论文涉及的几种材料

1．2．1 石墨烯

1．2．2 氧化石墨烯

1．2．3 氧化铈

1．2．4 银

1．2．5 二氧化钛

1．3 课题提出的目的及研究内容

第二章 石墨烯／氧化铈／氧化钛复合可见光催化剂的制备及性能研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器及药品

2．2．2 石墨烯基复合光催化剂的制备

2．2．3 样品的性能与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 样品的XRD分析

2．3．2 样品的形貌表征

2．3．3 样品的热重(TG)分析

2．3．4 样品的拉曼(Raman)分析

2．3．5 样品的XFS分析

2．3．6 样品的光催化性能测试

2．3．7 样品光电流测试

2．4 本章小结

第三章 石墨烯／氧化铈／银复合可见光催化剂的制备及性能研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器及药品

3．2．1 石墨烯基复合光催化剂的制备

3．2．3 样品的性能及表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 样品的XRD分析

3．3．2 样品的形貌表征

3．3．3 样品的拉曼(Raman)分析

3．3．4 样品的光催化性能测试

3．3．5 样品的光电流测试

3．4 本章小结

第四章 石墨烯／氧化铈复合可见光催化剂的制备及性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器及药品

4．2．2 石墨烯／氧化铈复合光催化剂的制备

4．2．3 样品的性能及表征

4．3 不同温度下制备所得产物的结果与讨论

4．3．1 样品的XRD分析

4．3．2 样品的形貌表征

4．3．3 样品的热重(TG)分析

4．3．4 样品的拉曼光谱(Raman)分析

4．3．5 样品的XPS分析

4．3．6 可见光催化性能测试

4．3．7 光电流测试

4．4 不同GO含量下制备所得产物的结果与讨论

4．4．1 样品的XRD分析

4．4．2 样品的形貌表征

4．4．3 样品的TEM分析

4．4．4 样品的热重(TG)分析

4．4．5 可见光催化性能测试

4．5 本章小结

第五章 结论

第六章 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文目录