改性石墨烯-氮摻雜二氧化鈦雜化材料的制備及其光催化活性的研究.pdf

1、隨著社會工業(yè)化的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活產(chǎn)生了各種有機污染物，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。利用光催化降解有機污染物是治理污染有效手段之一。常見的光催化劑有二氧化鈦、氧化鋅、氧化鎳、硫化鎘、硫化銻等。其中二氧化鈦是最常用的光催化劑，二氧化鈦具有生產(chǎn)成本低，光催化活性高，穩(wěn)定性好，耐化學(xué)腐蝕等諸多優(yōu)點，但二氧化鈦光催化劑也存在能帶隙寬，光生電子空穴易發(fā)生復(fù)合等缺陷，這些缺陷極大的限制了二氧化鈦的應(yīng)用。
　　 本論文用氮摻雜改性二氧化鈦能帶隙，

2、同時利用石墨烯或氮摻雜石墨烯共摻雜改性二氧化鈦來提高其光催化活性。氮摻雜改性可有效地減小二氧化鈦的能帶隙，從而增加二氧化鈦對可見光的吸收;鑒于石墨烯材料具有比表面積大、電子遷移率高等特點，石墨烯材料作為載體材料，可為二氧化鈦材料提供附著位點，并將二氧化鈦光生電子迅速傳輸出去，抑制光生電子空穴的重新復(fù)合，從而有效提高二氧化鈦光催化降解效率。
　　 以乙二胺作為氮摻雜改性二氧化鈦的氮源，制備氮摻雜改性二氧化鈦(NT);NT分別與石墨

3、烯氧化物(GO)、氮摻雜還原改性石墨烯(NG)和基于小分子合成的氮摻雜石墨烯(NSG)三種類型石墨烯進(jìn)行復(fù)合，制備出G-NT、NG-NT和NSG-NT三個系列的復(fù)合材料。采用FT-IR、XRD、XPS、AFM、TEM、UV-VisDRS等表征手段對制備材料結(jié)構(gòu)、形貌和光學(xué)性能等進(jìn)行表征。XPS表征結(jié)果表明氮元素有效進(jìn)入二氧化鈦晶格中，替代了二氧化鈦晶格中部分氧元素;UV-VisDRS圖譜表明氮摻雜改性二氧化鈦可使其光吸收向可見光區(qū)拓展，

4、同時還表明石墨烯材料的引入能夠進(jìn)一步提高二氧化鈦對可見光的吸收。通過UV-VisDRS數(shù)據(jù)計算出P25、NT、G-NT、NG-NT、NSG-NT的能帶隙依次為3.14、2.97、2.97、2.74、2.93eV，表明氮摻雜改性能夠有效降低復(fù)合材料能帶隙。用氮摻雜改性石墨烯與氮摻雜改性二氧化鈦所得NG-NT的能帶隙比P25降低了0.4eV。
　　 以上述復(fù)合材料為光催化劑，以亞甲基藍(lán)模擬有機污染物進(jìn)行可見光降解實驗。在相同條件下，