敏化劑改性石墨烯-二氧化鈦雜化材料的制備及其催化的光解水制氫.pdf

1、近些年來(lái),隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展,人們對(duì)能源的要求也越來(lái)越高,開(kāi)發(fā)新型綠色能源尤為重要。氫能由于其特有的諸多優(yōu)點(diǎn)被稱(chēng)為未來(lái)最具優(yōu)勢(shì)的綠色能源,同時(shí),半導(dǎo)體也被譽(yù)為光解水制氫的重要催化劑之一。
　　 二氧化鈦具有成本低、無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn),但由于其帶隙較寬(3.2eV),在光解水制氫的過(guò)程中存在以下不足:1.可吸收光的光譜范圍過(guò)窄,主要集中于紫外光區(qū);2.電子-空穴對(duì)的分離時(shí)間短,復(fù)合率高。這兩點(diǎn)不足極大地限制了二氧化鈦在

2、光催化領(lǐng)域的使用。
　　 本實(shí)驗(yàn)選用石墨烯和染料對(duì)其改性。選用石墨烯的原因是,石墨烯電導(dǎo)率高(1000cm-2V-1s-1),方便導(dǎo)出電子,同時(shí)又為層片狀結(jié)構(gòu),可以負(fù)載二氧化鈦納米顆粒。選用染料做敏化劑的目的是通過(guò)染料的作用,使二氧化鈦和石墨烯更好地結(jié)合,同時(shí)將二氧化鈦的吸收光譜范圍拓寬至可見(jiàn)光區(qū)。論文中使用的二氧化鈦有兩種:水熱法制備的介孔納米二氧化鈦和商用P25粉末。選用的敏化劑為芘丁酸、1-氨基-2-萘酚-4-磺酸、亞砜化

3、酞菁銅和茜素紅,得到雜化材料:PB-G-TiO2、G-SO3H-TiO2、CuPcSOCl-G-P25以及AR-G-P25。
　　 采用TEM、UV-vis、XRD以及GC(氣相色譜儀)對(duì)得到的雜化材料進(jìn)行表征。TEM的表征結(jié)果表明,通過(guò)敏化劑修飾后,二氧化鈦顆粒較均勻地分散于石墨烯層片表面,二者結(jié)合較好。通過(guò)紫外-可見(jiàn)光吸收譜圖,PB-G-TiO2和G-SO3H-TiO2在紫外光區(qū)吸收良好,在可見(jiàn)光區(qū)吸收較差,但是通過(guò)茜素紅以