还原氧化石墨烯TiO2纳米复合物制备及其光催化性能

石墨烯的光催化性能研究与应用

引言：

近年来，石墨烯作为一种新型的二维材料引起了广泛的研究兴趣。石墨烯具有高导电性、高比表面积和优异的光催化性能等特点，因此，研究和应用石墨烯在光催化领域具有重要的意义。

一、 石墨烯的表面修饰

石墨烯具有极强的吸附性能，可以通过表面修饰来改善其光催化性能。例如，通过氧化石墨烯与金属离子复合修饰，可以提高石墨烯的吸光性能和光生电子-空穴对的分离效率。此外，将石墨烯与半导体纳米材料复合修饰，可以提高石墨烯的光催化活性。

二、 石墨烯的光催化机制

石墨烯作为催化剂，其光催化机制主要包括光吸收、光生电子-空穴对的分离和光生活性物种的响应等过程。首先，石墨烯通过吸收可见光或紫外光，产生电子-空穴对。然后，通过表面修饰或掺杂实现电子-空穴对的分离，使电子和空穴分别参与催化反应。最后，电子和空穴在催化剂表面与底物发生反应，产生活性物种，进而完成光催化反应。

三、 石墨烯光催化应用的研究进展

石墨烯作为光催化材料，在环境污染治理、水资源处理、有机废物降解等方面具有广泛的应用前景。例如，石墨烯可以用于有机废物的降解和水中污染物的去除，具有高效、环境友好、易于回收等特点。此外，石墨烯复合材料在太阳能电池、光催化水分解等方面的应用也得到了广泛研究。

四、 石墨烯光催化应用的前景展望 石墨烯的光催化性能及其应用前景受到了广泛关注。随着石墨烯材料的制备技术不断发展，其催化性能和稳定性将进一步提升。未来，进一步研究和探索石墨烯光催化材料的制备方法和性能优化策略，将有助于其在环境污染治理和能源领域等方面的应用。

结论：

石墨烯作为一种新型的光催化材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。通过表面修饰和复合修饰等手段，可以进一步提升石墨烯的光催化性能。未来，石墨烯光催化材料的研究和应用将有助于解决环境污染和能源需求等重要问题。

文章编号：1001-3555（2014）04-0367-09

收稿日期：2014-03-31；修回日期：2014-07-05．基金项目：国家自然科学基金（21377067，21207079，21177072）；湖北省新世纪人才入选人员优先资助项目（201203）；中国科学院生态环境研究中心开放基金（KF2011－07）．作者简介：周薇（1990－），女，硕士生．E-mail：chem_ctgu@126．com．*通讯联系人，E-mail：fangyf@ctgu．edu．cn．石墨烯-溴氧化铋复合物的制备及可见光光催化性能研究

周薇，胡晓龙，赵小蓉，贾漫珂，黄应平，方艳芬*（1．三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心（三峡大学），湖北宜昌443002；2．三峡库区生态环境教育部工程研究中心（三峡大学），湖北宜昌443002）

摘要：采用超声-水热法在溴氧化铋（BiOBr）上负载不同含量氧化石墨来制备石墨烯-溴氧化铋（Gre-BiOBr）复合物，利用X-射线衍射（XＲD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、紫外可见漫反射（UV-VisDＲS）、荧光分光光度计（PL）、比表面积仪（BET）及红外光谱仪（FT-IＲ）对不同负载量的Gre-BiOBr进行初步表征．发现BiOBr负载石墨烯前后均为斜四方晶型（JCPDS：78-0348），均为大小500～1000nm片层状．在可见光照射下（λ≥420nm），以罗丹明B（ＲhodamineB，ＲhB）和水杨酸（Salicylicacid，SA）作为降解底物，发现经过负载石墨烯后BiOBr的可见光活性有明显提高，且当负载质量比为10%时，Gre-BiOBr复合物表现出最好的可见光活性，此时光降解ＲhB反应速率（k10%Gre-BiOBr=0．046min－1）约为单纯BiOBr（kBiOBr=0．02min－1）的两倍．经测定10%Gre-BiOBr复合物的比表面积为10．50m2/g，禁带宽度为2．61eV，能吸收λ≥475nm可见光．结合自由基捕获实验，发现该催化体系主要涉及超氧自由基（O2·－）和空穴（h+）的共同氧化作用．10%Gre-BiOBr催化剂循环使用5次，仍保持着良好光催化活性，表明该催化剂稳定性较好．关键词：石墨烯-溴氧化铋；负载；可见光中图分类号：O643．32文献标志码：A

水热法制备石墨烯/TiO2催化剂

2.1 水热法制备石墨烯/ TiO2

2.1.1实验准备

主要试剂：天然石墨粉（含碳量90.0%99.9%，国药集团化学试剂有限公司），双氧水（浓度≥30%，分析纯A.R，上海桃浦化工厂），过硫酸钾（分析纯A.R，天津市科密欧化学试剂有限公司），五氧化二磷（分析纯A.R，天津市光复科技有限公司），浓硫酸（质量分数95%98%，分析纯A.R，白银化学试剂厂），浓盐酸（质量分数36%38%，分析纯A.R，成都市科龙化工试剂厂），三氯化钛（质量分数15%，分析纯A.R，国药集团化学试剂有限公司），去离子水，无水乙醇（分析纯A.R，烟台市双双化工有限公司），高锰酸钾（分析纯A.R，成都市科龙化工试剂厂）。

仪器：85-2型恒温磁力搅拌器（上海司乐仪有限公司），电子天平（上海越平科学仪器有限公司），电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司），KH-100B型超声波清洗器（昆山禾创超声仪器有限公司），离心机（安徽中科中佳科学仪器有限公司）。

2.1.2实验过程

（1） 氧化石墨烯的制备

氧化石墨烯是通过修正后的Hummer法合成。具体步骤如下：

浓硫酸50ml加入300ml烧杯，升温加热到90度；过硫酸钾10g，五氧化二磷10g加入烧杯中，磁力搅拌至完全溶解；溶液冷却到80度，向其中加入12g石墨粉；混合物在80度保持4.5h后用2L水稀释，过滤纸过滤，清洗去除酸；过滤并真空干燥；将400ml浓硫酸加入到2L的烧杯，冷却到0度（冰水浴），再将预氧化的石墨加入。称取高锰酸钾60g缓慢加入使温度不高于10度；加热到35度，2h后将920ml的水加入，搅拌2h，向其中加入2.8L水，再加50ml左右的过氧化氢，溶液变成亮黄色；放置一天，移出上清液，剩余的溶液用5升10%的HCl和5L去离子水离心清洗；清洗后的氧化石墨烯溶液透析两个星期，去除其他金属离子；将透析好的溶液冷冻干燥备用。

纳米二氧化钛光催化性能的研究

内容摘要

纳米二氧化钛（TiO2）作为一种光催化剂，是一种性能优良的N型半导体材料，在发生反应时表现出较好的光稳定性和较高的反应活性，并且无二次污染，是当前应用前景最为广阔的一种纳米功能材料。本文首先介绍了纳米TiO2的性质及光催化机理，讨论了各种因素对纳米TiO2光催化性能的影响，如晶格缺陷、温度、pH、光照条件以及TiO2的量等。介绍了液相沉淀法，溶胶-凝胶法，微乳液法三种常用的制备纳米二氧化钛的方法及其光催化性能。另外，还介绍了关于纳米二氧化钛的改性方面的成就和几种常见的表征手段。最后简要介绍了光催化技术在环境保护、卫生保健,特别是在光催化功能型材料等方面的贡献,并对其今后的研究进展和应用前景进行了总结和展望。

【关键词】 纳米TiO2 光催化 性能

Study On Photocatalytic Property Of Nano-TiO2

Abstract

Nano-titanium dioxide (TiO2) as a kind of photocatalysts, is a kind of n-type of

semiconductor materials, with good light stability and high reactivity and has no

secondary pollution, is the current potential applications of the most extensive

functional nanomaterials.This article describes the nature and nano-TiO2

photocatalytic mechanism to discuss the various factors on TiO2 photocatalytic effects,

such as the performance of lattice defects, temperature, pH, illumination conditions