还原氧化石墨烯/介孔TiO2复合材料的合成及其光解水制氢性能

摘要

采用溶胶凝胶法,以钛酸四异丙酯(TTIP)为钛源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂合成了介孔二氧化钛样品m-TiO2,考察了合成温度、水量、模板剂用量和焙烧温度对其在紫外光条件下光催化产氢活性的影响.结果显示,在350℃下焙烧后,样品由无定形结构转变为锐钛矿相;随着焙烧温度的提高,锐钛矿相结构产物的结晶度提高,当焙烧温度超过550℃后,样品大部分转变为金红石相.以合成温度为30℃,模板剂用量(nCTABTiO2)为0.2,水量(nH2OTiO2)为100,焙烧温度为450℃条件下合成的m-TiO2样品为催化剂,当催化剂用量为0.4 g·L-1,体系中甲醇浓度高于20％(V/V)时,其紫外光条件下的光催化产氢活性达170 mmol· g-1· h-1.采用水热法将氧化石墨烯(GO)与m-TiO2复合制备了一系列还原氧化石墨烯/介孔TiO2复合材料(rGO/m-TiO2),其晶相结构为锐钛矿相.当rGO复合量(wGO/wTiO2)为0.01时,样品在紫外光下的产氢活性为241 mmol·g-1·h-1,能量转化效率达7.4％,较未复合样品提高了42.3％;在可见光条件下,其产氢活性达9 mmol· g-1· h-1.