氧化石墨烯復(fù)合材料的制備、表征及其光催化和吸附性能研究.pdf

1、近年來，新型碳材料成為科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。氧化石墨是碳材料中的一種，它具有獨(dú)特的準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu)(2D)和優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性。并且，氧化石墨片層上含有大量的含氧極性基團(tuán)，這使得其擁有很強(qiáng)的表面修飾性。正因?yàn)檠趸邆溥@些優(yōu)異的性質(zhì)，使它在復(fù)合材料制備、催化以及吸附等方面展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。本論文采用改進(jìn)的Hummers法制備出氧化石墨，再進(jìn)一步合成出氧化石墨烯復(fù)合材料，并研究了其光催化和吸附性能。
　　主要內(nèi)容如下:

2、　　(1)使用十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對氧化石墨進(jìn)行改性，使其層間距加大。再以氯化銅(CuCl2·2H2O)和硫酸鈦(Wi(SO4)2)作為插層客體，合成出二氧化鈦-氧化石墨烯/氧化銅(TiO2-CuO/GO)復(fù)合材料。通過X射線粉末衍射(XRD)，掃描電鏡(SEM)，紅外光譜(FI-IR)和紫外可見吸收光譜(UV-Vis)等表征手段對復(fù)合材料進(jìn)行了表征，并探究了復(fù)合材料在紫外光下對目標(biāo)污染物甲基橙(MO)的降解效率。光催化實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果表明，在紫外光照射下，該復(fù)合材料對有機(jī)染料MO的降解率明顯高于TiO2-GO插層復(fù)合物以及P25型納米TiO2，并且經(jīng)過三次重復(fù)使用后，該復(fù)合材料仍能保持相對較高的光催化活性。
　　(2)在水-乙二胺的混合溶劑中，使用表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對初始反應(yīng)物進(jìn)行改性，通過一步水熱合成法簡易、高效的制備出氧化石墨烯-硫化鎘(GO-CdS)復(fù)合材料。與純CdS納米片相比，GO-CdS復(fù)合材料在可見光照射下對亞甲基藍(lán)(MB)的

4、降解效果更好。通過透射電鏡(TEM)觀察到，CdS納米粒子均勻有序地分布在石墨烯納米片層上。在一系列CdS含量不同的GO-CdS復(fù)合材料中，GO與CdS質(zhì)量摩爾比為1g/7.5mmol的復(fù)合材料其表面的CdS納米粒子分布得最為均勻。光催化實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示，1g/7.5mmol的GO-CdS復(fù)合材料有最高效的光催化活性以及良好的穩(wěn)定性。最后，通過·OH清除實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了光催化反應(yīng)機(jī)理，是GO-CdS復(fù)合材料產(chǎn)生的·OH（羥基自由基）起了關(guān)鍵的作

5、用。
　　(3)以氧化石墨和金屬離子(Fe3+ Mn2+)作為起始反應(yīng)物，通過水熱合成法成功制備出了氧化石墨烯-鐵酸錳(GO-MnFe2O4)復(fù)合材料，用來去除水溶液中的重金屬鉛離子Pb2+。采用了XRD，BET，SEM和VSM等測試手段對所制備的樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能的表征。SEM圖像顯示，統(tǒng)一大小的MnFe2O4顆粒均勻的分布在GO表面上。采用原子吸收分光光度計(AAS)測定了GO-MnFe2O4材料對Pb2+的吸附性能。Pb2