石墨烯在光催化水解制氢中的应用

由于石墨烯优异的电子结构和电子传输性能,使得其在光催化领域的研究得到了广泛的关注。本文简要介绍了最新以石墨烯为基础的复合光催化剂的制备方法及其在催化水分解制氢方面的应用,重点评述了石墨烯及其氧化物、TiO2与石墨烯类复合物、CdS与石墨烯类复合物、含氧金属酸盐与石墨烯类复合物等的光催化性能,简要说明了光敏化、贵金属负载、非金属掺杂等对复合物光催化性能的影响。最后,指出对于石墨烯与纳米材料复合物的结构及光催化作用的机理都有待于进一步的研究,以便充分利用石墨烯的二维平面结构制得具有较高光催化水解制氢活性的催化剂。     

超声一步制备CeO2/石墨烯复合材料及其高效光催化性能

本文采用超声法一步合成了CeO_2/石墨烯复合材料光催化剂。XRD分析表明,合成的样品中CeO_2为立方相,晶粒尺寸为5-10nm左右。TEM分析进一步证明合成的样品为CeO_2/石墨烯复合材料,且复合均匀。采用染料RHB为目标污染物进行光催化性能测试。结果表明,合成的纳米CeO_2/石墨烯复合材料光催化剂具有优异的光催化活性,在最佳负载条件下,能在5分钟之内达到90%的光催化降解效果。     

二氧化钛/氧化石墨烯复合光催化剂的合成

采用水热法,以钛酸四正丁酯及氧化石墨烯（GO）为原料,在水性体系中合成了一系列具有不同GO质量分数的TiO2/GO复合光催化剂。FE-SEM分析结果表明,分散的钛酸四正丁酯以多分子层的形式吸附到氧化石墨烯的表面,最后在水热过程中转化为锐钛型TiO2粒子。当氧化石墨烯的质量分数低于3%时,产物中含有纯TiO2微球及TiO2/GO复合物;当氧化石墨烯质量分数大于5%时,产物为单纯的TiO2/GO复合物。电化学性能测试结果表明,GO复合后,TiO2电极中载流子的传输效率提高。氧化石墨烯复合量为10%时,复合光催化剂显示了对亚甲基蓝最佳的光催化活性。当复合氧化石墨烯转化为石墨烯后,其光催化活性可得到进一步大幅度的提高。     

磁性氧化石墨烯/TiO_2复合材料的制备及光催化性能的研究

利用水热法以氧化石墨烯为载体制备磁性氧化石墨烯/TiO2光催化复合材料,对不同Fe3O4掺杂比例的复合光催化剂采用SEM、XRD、UV-Vis等测试方法对其进行表征,并在紫外灯照射下研究了对活性艳红溶液光催化性能。结果显示,Fe3O4及氧化石墨烯的引入会提高TiO2的光催化性,这主要是因为提高了TiO2的导电性和吸附性。由此可见Fe3O4、氧化石墨烯与TiO2复合,能够有效提高TiO2的催化性能。     

磁性氧化石墨烯/TiO_2复合材料的制备及光催化性能的研究

利用水热法以氧化石墨烯为载体制备磁性氧化石墨烯/TiO2光催化复合材料,对不同Fe3O4掺杂比例的复合光催化剂采用SEM、XRD、UV-Vis等测试方法对其进行表征,并在紫外灯照射下研究了对活性艳红溶液光催化性能。结果显示,Fe3O4及氧化石墨烯的引入会提高TiO2的光催化性,这主要是因为提高了TiO2的导电性和吸附性。由此可见Fe3O4、氧化石墨烯与TiO2复合,能够有效提高TiO2的催化性能。     

Co-BiVO_4异质结光催化剂的制备及其性能

采用一步水热法合成具有高效光催化活性的Co-BiVO_4纳米复合材料。该材料通过Co氧化物包覆在钒酸铋表面构成p-n型异质结结构。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高倍透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射(UV-vis DRS)等对所制备的纳米光催化剂进行形貌、结构、组成及光电性能表征分析。发现Co是以氧化物的形式负载在BiVO_4的表面,并且复合材料的可见光吸收带发生了红移。利用亚甲基蓝(MB)作为目标污染物,以可见光作为光源考察不同材料的光催化性能。结果表明,Co-BiVO_4复合光催化剂的催化活性明显高于纯BiVO_4。当Bi和Co的复合比为2∶1时,Co-BiVO_4的光催化活性最高,与纯BiVO_4相比光催化反应速率提高了4倍。本研究完善了铋系异质结和过渡金属提高光催化活性的相关机理。     

ZnO/石墨烯复合光催化材料的制备及性能研究

本文采用将ZnO与石墨烯制成复合光催化材料并使其催化分解亚甲基蓝的方法来研究光催化剂对污染物的分解效率。采用扫描电镜分析(SEM)和X射线能谱分析(EDS)等方法对所制备的光催化剂样品进行表征,通过表征结果可以看到石墨烯均匀的生长在纳米ZnO六方晶型结构上,表明ZnO/石墨烯复合光催化材料已经成功制备。通过使用光催化剂对亚甲基蓝的降解考察了其光催化性能,结果表明醇热法制备的ZnO/石墨烯复合材料对亚甲基蓝具有很好的光催化降解效果。     

石墨烯/TiO_2复合材料光催化降解有机污染物的研究进展

石墨烯是一种新型的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优良的导电性能,将石墨烯与TiO_2复合可显著提高复合材料的光催化性能,在光催化领域具有广泛的应用前景。主要介绍了石墨烯/TiO_2复合纳米材料的制备方法以及在光催化降解有机污染物方面的应用,并分析了石墨烯/TiO_2复合材料促进光催化机理,最后对石墨烯/TiO_2复合光催化剂未来的发展趋势提出了展望。     

石墨烯基TiO_2光催化剂的制备及其研究进展

石墨烯作为一种新型二维碳质纳米材料,与TiO_2复合可制得石墨烯基TiO_2光催化材料。介绍了石墨烯的结构与性质,概述了石墨烯及石墨烯基TiO_2光催化剂的制备方法,并总结了石墨烯基TiO_2复合材料在光催化分解水制氢、光催化还原CO_2、光催化降解有机污染物等领域的应用及未来的发展方向。     

石墨烯基异质结光催化复合材料的研究进展

石墨烯具有低成本、高电子迁移率、透光率、比表面积与稳定性的特点,近年来在光催化领域作为助催化剂研究广泛。随着研究人员对石墨烯性质的深入研究,基于不同电子结构设计不同石墨烯基异质光催化复合材料,正成为光催化领域所关注的热点,但各类异质结的设计较不明朗。基于异质结设计理论与石墨烯电子结构,本文主要综述了石墨烯基肖特基异质结、II型异质结、Z-Scheme异质结、面内异质结几种光催化复合材料的研究进展,总结了石墨烯基异质光催化复合材料的设计方法与存在的问题,讨论了基于第一性原理的计算理论在石墨烯基异质结光催化复合材料设计中的作用,并展望了未来的发展方向。     

石墨烯/TiO2复合材料光催化降解有机污染物的研究进展

石墨烯是一种新型的碳纳米材料,具有超大的比表面积和优良的导电性能,将石墨烯与TiO₂复合可显著提高复合材料的光催化性能,在光催化领域具有广泛的应用前景。主要介绍了石墨烯/TiO₂复合纳米材料的制备方法以及在光催化降解有机污染物方面的应用,并分析了石墨烯/TiO₂复合材料促进光催化机理,最后对石墨烯/TiO₂复合光催化剂未来的发展趋势提出了展望。     

TiO_2/氧化石墨烯复合催化剂的制备及其光催化性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,在此基础上以该GO为载体,通过浸渍-沉淀法在其表面合成TiO2纳米粒子,再通过450℃的焙烧形成TiO2/GO二元复合光催化剂,研究复合光催化剂在紫外光下降解甲基橙的动力学及活性变化规律。使用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和紫外可见漫反射光谱等分析了复合光催化剂的形貌、TiO2粒子的结晶状态以及催化剂的光吸收。结合光催化降解甲基橙实验,探索了复合光催化剂中TiO2含量对其光催化活性的影响。研究结果表明,在TiO2质量分数低于20%时,复合光催化剂中TiO2均匀分散于GO表面;质量分数超过20%复合催化剂中将会有少量TiO2团聚体出现。由于氧化石墨烯的协同效应,紫外光下TiO2/GO复合催化剂的光催化活性要远高于TiO2光催化剂。     

氧化亚铜-活性炭复合光催化材料的制备与表征

以硫酸铜、亚硫酸钠为原料、明胶为分散剂,以活性炭为载体,采用原位合成法制备氧化亚铜一活性炭复合光催化剂。为了研究活性炭对复合光催化材料的影响,表征了复合光催化剂的相结构,光谱特征和表面形貌。测试结果显示活性炭的存在影响了氧化亚铜的相结构,但并没有影响氧化亚铜的能阀结构。在可见光条件下,对苯酚的光催化测试结果显示,氧化亚铜一活性炭复合光催化剂的光催化活性要高于氧化亚铜的光催化活性。     

石墨烯在光催化反应中应用的研究进展

石墨烯是近年来人们发现和合成的一种新型二维平面纳米材料,由于其优良的导电性能和巨大的比表面积,研究者们用石墨烯与光催化材料复合,改善其光催化性能,这已成为新型光催化材料的研究热点之一。本文阐述了近年来国内外对于石墨烯在光催化反应中应用的研究动态和主要成果,分析了影响半导体材料光催化效率的5个因素,即禁带宽度、能带位置、激发电子-空穴复合概率、光催化剂结晶性和光催化剂吸附性能。介绍了石墨烯提高光催化效率的方法,重点介绍了石墨烯在复合、包覆和自身参与光催化反应3个方法中的具体应用,提出通过石墨烯与某些特定的光催化材料复合而改变其禁带宽度,可为今后通过石墨烯调节其它半导体材料的禁带宽度提供有力的理论和实验依据。     

溶剂热法制备(001)晶面暴露的TiO_2异质复合物及其光催化性能研究

通过溶剂热法合成(001)晶面暴露的TiO_2/BiVO_4异质复合物可见光光催化剂,采用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱等技术对催化剂结构、成分和性质进行了表征。结果表明,在波长420nm的可见光照射降解罗丹明B染料中,TiO_2/BiVO_4异质复合物的活性相比于纯相TiO_2和BiVO_4大大提高,且不同复合比例的光催化剂对活性影响较大。当质量比为80%时,TiO_2/BiVO_4异质复合物表现出最强的可见光光催化活性。同时讨论了TiO_2/BiVO_4异质复合物光催化性能优异的原因。     

漂浮型TiO2/石墨烯复合催化剂的制备及其性能

以空心玻璃微珠(HGM)为载体,采用水热法制备漂浮型石墨烯(RGO)-TiO_2复合光催化剂。首先将超声分散后的氧化石墨烯(GO)负载于经预处理后的HGM表面,而后以钛酸四丁酯为前驱体,在不使用还原剂条件下采用一步水热法制备出TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。研究了压力、GO(RGO)含量对复合光催化剂性能的影响。以罗丹明B(RhB)为降解对象分析了复合光催化剂的光催化降解效果。结果表明:GO成功负载于空心玻璃微珠表面,并通过水热过程在空心玻璃微珠表面原位还原生成RGO,二氧化钛形成RGO/HGM复合结构。此后,锐钛矿型TiO_2在RGO/HGM复合结构表面自组装成核并均匀负载从而形成TiO_2/RGO/HGM复合光催化剂。与TiO_2/HGM复合材料相比,TiO_2/RGO/HGM复合材料具有增强的光催化降解活性,再循环后具有良好的降解效果。此外,还提出了加载在HGM表面的RGO和TiO_2的可能机理和形成过程。     

Mn-ZnS/GO复合光催化剂的制备及其光催化性能研究

通过溶剂热法一步合成Mn-ZnS与Mn-ZnS/GO复合物,考察了不同氧化石墨烯所占质量分数对Mn-ZnS/GO复合物光催化性能的影响,使用XRD、SEM、UV-Vis、TEM、RAMAN光谱等手段进行材料表征,并在可见光下降解亚甲基蓝溶液来研究复合物的光催化性能。结果表明:当氧化石墨烯的质量分数为10%时,复合物在可见光下表现出极强的光催化活性,在125 min内可将亚甲基蓝溶液完全降解,比Mn-ZnS的降解率提高了92.53%。     

石墨烯负载Bi_3O_4Br复合光催化剂的制备及其活性研究

采用一步水热法制备了一系列石墨烯负载Bi_3O_4Br的复合光催化剂。利用XRD、SEM、TEM、UV-vis吸收光谱等手段对该复合光催化剂的晶型、形貌、光学性质等进行表征。通过考察G-Bi_3O_4Br复合光催化剂在降解活性艳红X-3B的光催化活性后发现,石墨烯的引入可以有效增强Bi_3O_4Br的光催化性能。这是因为石墨烯能够有效降低光生载流子的复合,提高Bi_3O_4Br对有机污染物的吸附能力,同时减小Bi_3O_4Br的禁带宽度。不仅如此,石墨烯的掺入量对光催化性能影响巨大,当石墨烯含量为10%时,光催化性能最佳。     

Ag@AgI/AgBr改性TiO_2纳米管光催化剂的制备及光催化性能研究

通过原位生长法合成Ag I/Ag Br改性的Ti O2纳米管,并通过光化学反应制备了Ag@Ag I/Ag Br/Ti O2纳米管复合光催化剂;采用X射线粉末衍射、紫外可见光谱和透射电子显微镜等方法表征了样品的结构与形貌,并以甲基橙为模型化合物研究复合材料的光催化性能。结果表明:在500 W的钨灯照射60 min后,复合光催化剂对甲基橙的降解率为68.13%。     

硅藻土基光催化复合材料研究进展

介绍了硅藻土结构及物理和化学性质,综述了现阶段国内外通过溶胶-凝胶法、溶剂热法、液相沉积法制备硅藻土基光催化复合材料的研究进展;对硅藻土光催化机理、硅藻土金属氧化物复合催化机理及硅藻土石墨烯复合催化机理进行了介绍,并综述了硅藻土光催化复合材料在降解印染污染物、甲醛和处理重金属离子废水领域的应用,提出了硅藻土基光催化复合材料现阶段发展存在的问题与今后的研究方向。