石墨烯及類石墨烯基復合光催化劑的合成及其性能研究.pdf

1、伴隨著當今社會,乃至世界各國的飛速發(fā)展,科技、工農(nóng)業(yè)的不斷進步,以及人民生活品質(zhì)的日益提高,能源危機、環(huán)境污染已成為當前兩大全球性的重大問題。半導體光催化降解有機污染物技術的發(fā)展不僅能夠充分利用太陽能這種巨大、無污染、潔凈、安全的可再生能源,達到節(jié)能的目的,而且可以有效地降解有機污染物,起到環(huán)境保護作用。本文通過引入石墨烯及類石墨烯的材料,對半導體光催化劑進行性能改善,合成得到了兩類具有三元異質(zhì)結構的復合光催化劑,并對其光催化降解常見有

2、機污染物的性能進行了研究。
　　二元異質(zhì)結Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55復合物是在特定的pH值條件下,通過簡單的一步水熱法的到的,在此基礎上,將化學氧化法得到的層狀氧化石墨烯引入到反應體系中,經(jīng)過水熱還原得到了 graphene-Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55復合光催化劑。根據(jù)XRD、SEM及TEM分析發(fā)現(xiàn),一定范圍內(nèi),氧化石墨烯的加入量會對 Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.5

3、5中兩相的相對組成含量有所影響,并且對物質(zhì)的結構形貌也有所影響。通過FT-IR、Raman及XPS分析,可以得出復合物中的氧化石墨烯在水熱過程中被還原為石墨烯,并且與 Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.55通過化學鍵緊密的結合在一起,形成了三元結構的復合物。在可見光照射下,評估了復合光催化劑對光降解羅丹明 B和2,4-二氯苯酚有機污染物的光催化性能,結果表明, graphene-Bi2MoO6/Bi3.64Mo0.36O6.

4、55具有高效的光催化性能及良好的穩(wěn)定性,并且性能最佳的石墨烯負載量為1 wt％,最終提出了這種三元復合光催化劑的形成機理及光催化增強機理。本論文首次證實了氧化石墨烯具有對半導體材料的形貌、結構及組成的調(diào)控作用。
　　首先探究了 Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24的合成條件,其次選取了具有類石墨烯結構的層狀二硫化鎢作為基底材料,通過水熱合成法,形成了具有三元異質(zhì)結結構的 WS2-Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.

5、24復合光催化劑。結合 XRD、TEM、EDS、XPS及Raman等表征結果,可以證明復合物中,三種物相的存在,并且經(jīng)過溶劑剝離法所得到的二硫化鎢是以層狀結構存在于復合物之中。通過與Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24和塊狀 WS2-Bi2WO6/Bi3.84W0.16O6.24的光催化性能進行對比發(fā)現(xiàn),具有二維結構的層狀二硫化鎢,因其獨特的物理化學性能,使得復合物的光催化性能提高最顯著,這也是首次將層狀的二硫化鎢用于復合光催