石墨烯基功能納米復(fù)合材料的可控制備及應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)前，環(huán)境污染問(wèn)題已日趨全球化，水環(huán)境污染物成分復(fù)雜、無(wú)法采用傳統(tǒng)工藝有效治理，從而給生態(tài)系統(tǒng)、人類健康、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)極大的危害。設(shè)計(jì)開發(fā)新型功能材料并結(jié)合光催化技術(shù)高效去除污染物是治理水污染問(wèn)題的有效途徑，也是功能材料、光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的光催化材料如氧化物半導(dǎo)體、窄禁帶半導(dǎo)體雖具有較好的光催化活性，但存在可見光吸收差、原材料毒性大、光生電子難有效分離等不同缺點(diǎn)。因此采用納米技術(shù)和結(jié)構(gòu)調(diào)控手段制備可見光響應(yīng)的新型功

2、能復(fù)合材料，并結(jié)合光催化技術(shù)來(lái)深度凈化污染的水環(huán)境，是材料、光催化和環(huán)境領(lǐng)域研究工作者面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
　　在本論文中，我們?cè)谇捌谑ㄑ趸┗{米復(fù)合光催化材料合成與研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用納米復(fù)合技術(shù)和結(jié)構(gòu)調(diào)控手段，綜合靜電驅(qū)動(dòng)自組裝、離子交換法以及水熱處理的方法，將不同組分的具有高效光催化活性和抗菌性能的二氧化鈦、磷酸銀與石墨烯（或氧化石墨烯）有效組裝，制備出結(jié)構(gòu)可控的二體系、三體系石墨烯基功能納米復(fù)合材料。利用X射

3、線電子衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、拉曼(Raman)等測(cè)試表征手段綜合分析納米復(fù)合材料的組成、結(jié)構(gòu)、微觀形貌。并在模擬的污染水環(huán)境條件下，考察該系列復(fù)合材料在可見光照射下對(duì)常見有機(jī)污染物的光催化效果，以及抑制和殺滅常見細(xì)菌的效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:氧化石墨烯（石墨烯）的添加量以及各組分配比對(duì)復(fù)合材料的光催化活性及殺菌性能影響較大;少量添加的石墨烯基材料能夠有效促進(jìn)光生電子的遷移

4、，從而避免光生電子空穴的再次復(fù)合。所獲得的納米復(fù)合材料對(duì)常見的有機(jī)染料均表現(xiàn)出高效的光催化活性;且在光照條件下展示出優(yōu)異的抗菌殺菌活性，最小殺菌濃度(MIC)基本低于100 ppm。此外我們?cè)谌婵疾鞆?fù)合材料的組成、結(jié)構(gòu)、微觀形貌與光催化活性、殺菌性能之間的構(gòu)效關(guān)系的基礎(chǔ)上，闡明復(fù)合材料的光催化反應(yīng)機(jī)理和殺菌機(jī)理;進(jìn)一步揭示復(fù)合材料穩(wěn)定性和性能增強(qiáng)的機(jī)制。復(fù)合材料各組分之間較好的界面接觸、石墨烯基材料較好的光吸收、吸附性能和高導(dǎo)電性、不