石墨烯-二氧化钛复合材料的光催化和性能表征
TiO_2_石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究_周建伟
第42卷第4期人工晶体学报Vol．42No．42013年4月JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS April ，2013TiO 2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究周建伟1，2，王储备1，禇亮亮1，张明瑛3，史磊3（1．新乡学院能源与燃料研究所，新乡453003；2．清华大学化学系，北京100084；3．新乡学院化学与化工学院，新乡453003）摘要：以TiCl 3和氧化石墨（GO ）为原料，采用简便的原位液相法制备了TiO 2/石墨烯（RGO ）纳米复合材料。
利用XRD 、SEM 、XPS 和UV-Vis 光谱表征了其微观结构及性能，实验考察了复合材料光催化还原CO 2性能，探究了其光催化反应机理。
研究表明，TiO 2/石墨烯纳米复合材料具有显著的光催化还原活性，光催化反应产物选择性高，反应6．0h 甲醇的累积产量为3．43mmol /L ，石墨烯的协同效应提高了TiO 2半导体的光催化活性和反应效率。
关键词：TiO 2/石墨烯复合材料；光催化；协同效应；反应机理中图分类号：O643．36文献标识码：A 文章编号：1000-985X （2013）04-0762-06收稿日期：2012-10-14；修订日期：2012-12-12基金项目：河南省高校科技创新人才支持计划项目资助（2010HASTIT040）作者简介：周建伟（1966-），男，河南省人，教授，博士。
E-mail ：jwchow@163．com Preparation and Photocatalytic Performance of TiO 2/GrapheneNano-composite MaterialZHOU Jian-wei 1，2，WANG Chu-bei 1，CHU Liang-liang 1，ZHANG Ming-ying 3，SHI Lei 3（1．Institute of Energy and Fuel ，Xinxiang University ，Xinxiang 453003，China ；2．Department of Chemistry ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China ；3．College of Chemistry and Engineering ，Xinxiang University ，Xinxiang 453003，China ）（Received 14October 2012，accepted 12December 2012）Abstract ：TiO 2/graphene composite photocatalyst has been prepared by a facile liquid phase deposition method using titanium trifluoride and graphene oxide as the raw materials．The products were characterized by X-ray diffraction ，scanning electron microscopy ，X-ray photoelectron spectroscopy and UV-Visible analysis．It was found that the reduction graphene was covered with petal-like anatase TiO 2nanoparticles ，which were more uniform and smaller in size．The photocatalytic activities were evaluated using the photocatalytic reduction of CO 2．Photocatalytic reduction of CO 2with H 2O in the aqueous phase is studied by using TiO 2/graphene catalyst under UV irradiation．The results showed that the compostie exhibitedsignificantly photocatalytic reduction activities and reaction products high selectivity ，reaction 6h methanol accumulated production for 3．43mmol /L．Graphene effectively improved the photocatalytic activity and reaction efficiency of the semiconductor ，and synergistic effect was obvious．Key words ：TiO 2/graphene composites ；photocatalysis ；synergistic effect ；reaction mechanism1引言人工光合成是CO 2转化和利用的创新技术，它利用太阳能激发半导体光催化材料产生光生电子-空穴，第4期周建伟等：TiO2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究763以诱发氧化-还原反应将CO2与水合成碳氢燃料。
紫外光 还原氧化石墨烯 二氧化钛
紫外光还原氧化石墨烯二氧化钛紫外光紫外光是指波长在10纳米至400纳米之间的电磁波，其能量比可见光更高。
紫外线被广泛应用于杀菌、消毒、荧光检测、紫外线固化等领域。
但同时，长期暴露于强紫外线下也会对人体健康产生不良影响，如皮肤癌、白内障等。
还原氧化石墨烯氧化石墨烯是一种氧化物，其导电性和机械性能较差。
而还原氧化石墨烯则是通过还原氧化物来提高其导电性和机械性能的过程。
目前常用的还原方法有化学还原法和高温还原法。
二氧化钛二氧化钛是一种广泛应用于催化剂、光催化材料、太阳能电池等领域的半导体材料。
其中，二氧化钛的光催化性质被广泛关注和应用。
通过吸收可见光或紫外线，二氧化钛可以产生电子-空穴对，并在表面发生一系列反应，如分解有机污染物、杀灭细菌等。
紫外光还原氧化石墨烯近年来，研究人员发现，紫外光可以作为一种新的还原方法，用于还原氧化石墨烯。
这种方法不需要任何还原剂或高温条件，具有操作简单、成本低廉等优点。
在紫外光下，氧化石墨烯表面的羟基会被去除，并形成碳自由基。
这些自由基会与周围的氧原子结合，使得氧化物还原成为纯净的石墨烯。
此外，紫外光还可以通过提高氧化物表面温度来促进还原反应。
目前，紫外光还原法已经被广泛应用于制备导电性能更好的氧化石墨烯材料。
同时，该方法也可以用于制备其他类似材料的还原过程。
二氧化钛光催化降解有机污染物二氧化钛具有良好的光催化性能，在可见光和紫外线下均可产生电子-空穴对，并促进表面反应发生。
因此，在环保领域中，二氧化钛广泛应用于降解有机污染物。
光催化降解有机污染物的过程主要包括吸附、光解和氧化三个步骤。
首先，有机污染物被吸附在二氧化钛表面。
然后，在可见光或紫外线的作用下，二氧化钛表面产生电子-空穴对，并使得吸附在表面的有机污染物发生裂解。
最后，生成的自由基会与周围的氧分子结合，形成水和二氧化碳等无害物质。
目前，光催化技术已经被广泛应用于水处理、空气净化等领域。
同时，也有许多研究人员致力于开发更高效、更稳定的光催化材料和技术。
二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究
二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。
通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。
关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。
白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。
白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。
为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。
改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。
除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。
由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。
二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。
二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。
这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。
1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。
在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。
此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。
2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。
【精品文章】几种石墨烯复合材料制备方法及催化应用介绍
几种石墨烯复合材料制备方法及催化应用介绍
石墨烯具有独特的热、电和光学性能，并以高的比表面积性能，使其非常适于用作复合材料的理想载体。
目前，石墨烯基复合材料广泛应用于传感器、新能源、光催化、电容器、生物材料等领域，特别是在在光催化和电催化领域，具有广阔应用前景。
下面小编介绍石墨烯复合材料在催化领域应用。
一、石墨烯/TiO2复合材料
1、石墨烯/TiO2复合材料光催化性能
石墨烯作为TiO2光催化材料的载体，不仅可以提高催化材料的比表面积和吸附性能，还能够抑制TiO2内部光生载流子的复合，降低了电子-空穴对的重组率，从而促进TiO2的光催化性能，提高其利用效率，因此制备TiO2/石墨烯复合材料可以进一步提高材料的光催化活性。
石墨烯/TiO2复合材料光催化机理示意图
2、石墨烯/TiO2复合材料制备方法
目前，石墨烯/TiO2复合材料的制备方法主要有溶胶-凝胶法和水热法等。
两种方法对于石墨烯的前体准备都是通过Hummers法得到氧化石墨烯，然后通过还原手段一步法得到还原氧化石墨烯/TiO2复合材料。
左图：石墨烯结构示意图；右图：氧化石墨烯结构示意图
（1）溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法通常是将钛的前体与氧化石墨烯溶液混合并搅拌均匀，氧化石墨烯通过氢键作用力与钛的前体结合并发生缩合、聚合反应最终形成具有Ti-O-Ti三维网络结构的凝胶，然后经过干燥、焙烧、研磨得到石墨烯。
La2Ti2O7及其复合材料的合成及光催化性能的研究
La2Ti2O7及其复合材料的合成及光催化性能的研究La2Ti2O7是一种具有良好催化性能的钙钛矿型氧化物材料，近年来备受关注。
它具有良好的光催化活性、热稳定性和光学性能，因此在环境净化、光电催化和光催化水分解等领域有着广泛的应用前景。
La2Ti2O7的制备主要有固相法、溶胶-凝胶法和水热法等。
其中，在固相法中，La2O3和TiO2按照一定的摩尔比例混合，然后在高温下进行退火处理，最终得到La2Ti2O7。
溶胶-凝胶法则是通过将金属盐或金属有机化合物与有机物混合，然后进行水热处理和焙烧，制备出La2Ti2O7。
水热法则是通过将La(NO3)3和TiCl4等金属盐溶液进行水热反应，得到La2Ti2O7。
这些方法制备简单，操作灵活，相应地，不同方法制备得到的La2Ti2O7材料的晶型和形貌也有所不同。
研究表明，La2Ti2O7的光催化性能与其结构、晶粒尺寸、表面缺陷等因素密切相关。
La2Ti2O7具有近带隙的光电催化活性，其光谱范围主要在紫外线到可见光区域。
通过改变La2Ti2O7的成分和结构，可以调控其光催化活性。
例如，引入其他金属元素形成复合材料，可以提高光催化活性。
一些研究表明，改变La2Ti2O7中的Ti离子含量，有助于提高光催化性能。
此外，表面修饰也是提高光催化活性的重要途径。
通过在La2Ti2O7表面修饰稀土元素、贵金属或半导体量子点等材料，可改变其表面电子结构，从而提高光催化活性。
除了La2Ti2O7的自身光催化性能外，还可以与其他材料形成复合材料，以提高其光催化活性。
常见的复合材料包括La2Ti2O7和二氧化硅、La2Ti2O7和石墨烯等。
这些复合材料具有较大的比表面积和丰富的缺陷位点，有利于光催化反应的进行。
同时，复合材料也能够提供更多的光吸收活性位点和电子传输通道，提高光催化反应的效率。
光催化性能的研究主要通过一些基于目标反应的评价方法进行，如光催化降解有机物、光催化还原CO2等。
ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究
05140功滋讨科2021年第5期(52)卷文章编号：1001-9731(2021)05-05140-05ZnO-石墨烯复合材料的制备及其光催化降解性能研究李林枝（吕梁学院化学化工系，山西吕梁033000）摘要：采用溶剂热法，制备了一系列不同还原氧化石墨烯（RGO）含量（0,2%,4%,6%和8%（质量分数））的ZnO-石墨烯复合材料。
通过XRD.SEM.PL等方法对复合材料样品进行了表征。
结果表明，所有掺杂RGO的复合材料样品均没有改变ZnO的结构；纯ZnO样品为圆球状颗粒，晶粒尺寸约为40nm,掺入RGO后，样品的晶粒尺寸出现了不均匀现象，并且随着RGO含量的增加,复合材料样品的团聚逐渐加大；所有复合材料的发射峰都在373nm附近，随着RGO掺量的增加，复合材料的本征发射峰的强度呈现先降低后升高的趋势；RGO的引入可以提高复合材料在可见光区域的吸收，并且吸收峰有轻微红移的趋势；随着RGO掺量的增加，复合材料的光催化性能呈现出先升高后降低的趋势，当RGO含量为6%（质量分数）时，复合材料的光催化性能最佳，降解率和反应速率常数分别达到71.97%,0.017mirT1。
关键词：ZnO；石墨烯；复合材料；光催化；吸收光谱中图分类号：））613.71；TQ426.6文献标识码:A DOI：10.3969/.issn.100-9731.2021.05.0210引言随着工业社会的进步，环境污染已经成为了制约我国发展的主要问题,目前废水处理是影响最为广泛的问题，对于废水处理，常用的手段就是光催化［4］。
光催化是指半导体材料在紫外及可见光照射下，将光能转化为化学能，并促进有机物的合成与分解。
金属氧化物常常被作为光催化剂，在众多光催化剂中，ZnO 凭借其宽禁带（3.3〜3.4eV）、较高的激子结合能和优异的常温发光性能等成为了光催化降解水污染的核心研究方向［-10］。
但同时ZnO在催化中也存在一些缺点，例如:ZnO仅对紫外光（＜400mm）有较强吸收,对可见光区域的吸收利用率较低、Zn（）的电子-空穴复合概率较高，复合速率较快：1115］,这些问题都严重制约了ZnO在光催化中的应用。
二氧化钛材料的生长及性能表征研究
二氧化钛材料的生长及性能表征研究随着材料科学的发展，越来越多的新材料被开发出来并被广泛应用在各个领域中。
其中，二氧化钛材料因其独特的光学、电学和化学性质，已成为研究热点之一。
本文将介绍二氧化钛材料的生长及性能表征研究，涵盖内容详实，并希望能够为读者提供一定的启示和帮助。
一、二氧化钛材料的生长1.1 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常见的二氧化钛材料生长方法。
该方法以钛源及其化合物为原料，通过水解、聚合和热处理等工艺，在溶液中生成一种胶体，通过干燥和烧结等工艺完成材料的生长。
该方法生长的二氧化钛材料具有结构致密、表面平滑、晶体尺寸较小等优点，并可通过控制前驱体浓度、PH值、温度等因素来调控材料的形貌和性能。
1.2 分解法分解法是另一种常见的二氧化钛材料生长方法，该方法以钛源为原料，在高温高压的环境下，通过热分解反应生长材料。
该方法生长的二氧化钛材料结晶度高、表面粗糙、具有较好的光催化性能等特点，并可通过控制反应温度、时间和压力等因素来调控材料的形貌和性能。
1.3 水热法水热法是一种将钛源及其化合物溶于水中，通过调节反应条件和控制晶种生长二氧化钛材料的生长方法。
该方法生长的二氧化钛材料具有表面致密、尺寸均一、光学、电学性能好等优点，并可通过控制反应温度、时间、PH值来调控材料的形貌和性能。
二、二氧化钛材料的性能表征2.1 结构表征常用的结构表征方法包括X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等。
XRD可用于分析二氧化钛材料的晶体结构、结晶度等性质。
通过SEM观察材料的表面形貌和内部结构，以了解材料的物理性质。
2.2 光学性能表征常用的光学性能表征方法包括紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、荧光光谱等。
UV-Vis DRS可用于测量材料的吸收光谱和反射光谱，以研究材料的光学性能。
荧光光谱可用于研究材料的发光性质。
2.3 电学性能表征常用的电学性能表征方法包括四探针法、交流阻抗法等。
四探针法可用于测量材料的电导率、电阻值等，以研究材料的导电性能。
《CeO2-ZnO-石墨烯复合材料制备及其光催化性能》
《CeO2-ZnO-石墨烯复合材料制备及其光催化性能》CeO2-ZnO-石墨烯复合材料制备及其光催化性能一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术作为一种新型的环保技术，已引起了广泛的关注。
其中，CeO2/ZnO 复合材料因具有较高的光催化活性和良好的稳定性，被广泛应用于废水处理、空气净化等领域。
而石墨烯作为一种具有优异导电性能和巨大比表面积的二维材料，其与CeO2/ZnO复合可进一步增强光催化性能。
本文将详细介绍CeO2/ZnO/石墨烯复合材料的制备过程及其光催化性能。
二、材料制备1. 原料准备本实验所需原料包括氧化铈（CeO2）、氧化锌（ZnO）、石墨烯、去离子水等。
其中，CeO2和ZnO均购买自国内知名厂商，石墨烯通过化学剥离法制备得到。
2. 制备方法采用共沉淀法与水热法相结合的方法制备CeO2/ZnO/石墨烯复合材料。
首先，将一定量的Ce(NO3)3和Zn(NO3)2溶于去离子水中，加入适量的石墨烯分散液，搅拌至完全溶解。
然后，加入沉淀剂，使Ce3+和Zn2+与沉淀剂发生共沉淀反应，形成CeO2/ZnO沉淀物。
接着，将得到的沉淀物与石墨烯分散液混合，在一定的温度和压力下进行水热反应，得到CeO2/ZnO/石墨烯复合材料。
三、性能表征1. 结构分析通过X射线衍射（XRD）对制备的CeO2/ZnO/石墨烯复合材料进行结构分析。
结果表明，复合材料中CeO2和ZnO的晶型良好，且与石墨烯成功复合。
2. 形貌分析利用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对复合材料的形貌进行观察。
结果表明，复合材料中的CeO2和ZnO纳米颗粒均匀分布在石墨烯片层上，形成三维结构。
3. 光催化性能测试以甲基橙溶液为光催化目标物，通过模拟太阳光照射下的光催化实验来评价复合材料的光催化性能。
结果表明，在可见光照射下，CeO2/ZnO/石墨烯复合材料对甲基橙溶液的降解率明显高于纯CeO2和纯ZnO。
石墨烯-TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究概述
石墨烯/ TiO2复合材料的制备及其光催化性能研究概述石墨烯是一种新型的二维碳质材料，由于其特殊的性能，如：比表面积大，良好的导热性，室温电子迁移率高等，所以石墨烯及其复合材料在半导体，生物传感，能源储存，电容器和电池等领域有潜在的应用前景。
采用水热法制备了石墨烯/二氧化钛复合材料，通过控制反应条件制备了不同催化性能的样品。
通过XRD、SEM、Raman和UV-vis光谱仪等分析手段对样品进行了表征。
并测试了该催化剂在紫外光下对罗丹明B染料的催化性能，结果表明复合材料光催化性能和效率较单纯的二氧化钛均有所提高，当酸的浓度为0.25mol/L时，出现了金红石型和锐钛矿型混合晶型的复合催化剂，这种催化剂对染料的最终降解率高于其他类型催化剂。
1.1引言现代工业发展的脚步越来越快，与此同时也引起了许多关于生态和环境的问题。
环境污染已经成为阻碍社会经济发展的关键因素，解决各项环境问题迫在眉睫[1]。
光催化技术在环境治理领域具有重要的应用前景，在众多的催化剂中，二氧化钛是较为普遍使用的半导体光催化剂。
选用二氧化钛作为催化剂的优点主要有：（1）合适的半导体禁带宽度（3.0eV左右）；（2）光催化效率高。
导带和价带的电位具有很强的氧化—还原能力，可分解大部分的有机污染物；（3）化学稳定性好，具有很强的抗光腐蚀性；（4）价格便宜，无毒而且原料易得[2]。
但是普通未经处理的二氧化钛并没有理论期望的光催化效果，其中一个原因就是电子和空穴复合率高，实际发生催化反应的电子和空穴较少，本文通过石墨烯与二氧化钛复合，提高催化反应过程中电子传输速度，减少载流子复合，从而提高光催化效果。
1.2 基本理论1.2.1 光催化原理光催化效应是指，光催化剂在光的照射下，自身不发生变化，吸收光能后将其转化为化学能，从而促进化学反应的一种效应[3]。
光催化反应原理图如下：图1.1 光催化反应原理图当照射催化剂的光子能量高于其禁带宽度时，处于价带的电子吸收光子能量跃迁到导带，分别在价带和导带形成高活性的光生空穴和光生电子，即电子-空穴对。
《二氧化钛光催化材料的结构调控及性能增强》
《二氧化钛光催化材料的结构调控及性能增强》一、引言随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，光催化技术因其高效、环保的特点，受到了广泛关注。
作为光催化领域的重要材料，二氧化钛（TiO2）具有化学稳定性好、无毒、成本低等优点，被广泛应用于太阳能电池、污水处理、空气净化等领域。
然而，其在实际应用中仍存在一些限制，如光响应范围窄、光生电子-空穴复合率高、表面反应活性低等。
因此，对二氧化钛光催化材料的结构调控及性能增强研究具有重要意义。
本文将重点探讨二氧化钛光催化材料的结构调控方法及其对性能的增强效果。
二、二氧化钛光催化材料的结构调控（一）晶体结构调控晶体结构是影响二氧化钛光催化性能的重要因素。
通过改变晶体结构，可以调整其能带结构、光吸收范围和电子传输性能。
目前，常见的二氧化钛晶体结构包括锐钛矿、金红石和板钛矿等。
其中，锐钛矿型二氧化钛具有较高的光催化活性。
通过控制合成条件，如温度、压力、时间等，可以实现不同晶体结构的调控。
（二）表面结构调控表面结构对二氧化钛光催化性能的影响也不可忽视。
通过表面修饰、掺杂、贵金属沉积等方法，可以改变二氧化钛表面的化学性质和电子结构，从而提高其光催化性能。
例如，表面修饰可以引入缺陷态，扩大光响应范围；掺杂可以改变能带结构，提高光生载流子的分离效率；贵金属沉积可以形成肖特基势垒，促进光生电子的转移。
（三）形貌与尺寸调控形貌和尺寸对二氧化钛光催化性能也有重要影响。
通过控制合成方法，可以制备出不同形貌和尺寸的二氧化钛材料。
例如，纳米级的二氧化钛具有较高的比表面积和反应活性；而具有特殊形貌的二氧化钛（如纳米片、纳米球等）则有利于光生载流子的传输和分离。
因此，形貌与尺寸调控是提高二氧化钛光催化性能的重要手段。
三、性能增强方法及效果（一）元素掺杂元素掺杂是提高二氧化钛光催化性能的有效方法。
通过引入杂质元素，可以改变其能带结构、扩大光响应范围和提高光生载流子的分离效率。
常见的掺杂元素包括氮、硫、铁等。
二氧化钛_石墨烯复合材料的制备与性能研究
二氧化钛/石墨烯复合材料的制备与性能研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：郭声春指导教师：方亮教授专业：材料物理与化学学科门类：工学重庆大学物理学院二O一五年四月Study on the Preparation and Performance of TiO2 / Graphene CompositesA Thesis Submitted to Chongqing UniversityinPartial Fulfillment of the Requirementfor theMaster’s Degree of EngineeringByGuo ShengchunSupervised by Prof. Fang LiangSpecialty: Material Physical and ChemistryCollege of Physics ofChongqing University, Chongqing, ChinaApril,2015摘要由于具有超疏水和光催化性能，二氧化钛在自清洁、防污及光催化降解有机染料领域具有广阔的应用前景。
但作为光催化材料，其存在着电子空穴复合率较高，利用太阳光波段短等不足。
石墨烯具有比表面积大、电子传输快、机械强度高等优点，因此，若将二氧化钛和石墨烯进行复合，可望获得更好的光催化性能。
为此，本论文在分别研究TiO2和石墨烯超疏水性能的基础上，开展了二氧化钛/石墨烯纳米复合材料制备与光催化性能的初步探索。
本论文采用水热法，通过改变生长液中氯化钠浓度，制备出不同形貌的TiO2纳米棒阵列，研究了饱和氯化钠溶液的浓度对阵列结构、形貌和超疏水性能的影响；采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法，在相同参数不同衬底(石英、硅片、二氧化硅)及相同衬底(硅片)不同压强条件下分别制备了石墨烯纳米墙（GNWs）；研究了制备压强对GNWs结构、形貌和超疏水性能的影响；采用水热法合成了二氧化钛纳米颗粒包裹石墨烯的复合材料，研究了该材料在紫外光下降解甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)的催化效率。
《g-C3N4(Metal)-Gr-TiO2Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究》范文
《g-C3N4（Metal）-Gr-TiO2Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究》篇一g-C3N4（Metal）-Gr-TiO2Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究G-C3N4（金属）/Gr/TiO2 Z型光催化剂降解水中无机氮的性能研究一、引言随着工业化的快速发展，水体中无机氮的含量日益增加，成为严重的环境问题。
无机氮的存在不仅影响水体的生态平衡，也对人类健康构成潜在威胁。
因此，开发高效的光催化剂用于降解水中无机氮具有重要意义。
本文以g-C3N4（金属）/Gr（石墨烯）/TiO2 Z型光催化剂为研究对象，探讨其降解水中无机氮的性能。
二、材料与方法1. 材料准备本实验所使用的g-C3N4、石墨烯（Gr）和TiO2均为市售产品。
其中，g-C3N4为金属掺杂型，以提高其光催化活性。
所有材料在使用前均经过充分的清洗和干燥处理。
2. 实验方法（1）光催化剂的制备：采用溶胶凝胶法将g-C3N4、石墨烯和TiO2进行复合，制备Z型光催化剂。
（2）性能评价：在模拟太阳光下，以无机氮为降解目标，评价光催化剂的降解性能。
通过紫外分光光度计测定降解前后的无机氮浓度，计算降解率。
（3）表征分析：采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对光催化剂的微观结构、形貌和元素组成进行表征分析。
三、实验结果1. 光催化剂的表征分析通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的光催化剂进行表征分析，结果表明g-C3N4、石墨烯和TiO2成功复合，形成了Z型光催化剂结构。
光催化剂具有较高的比表面积和良好的结晶度，有利于提高光催化性能。
2. 降解性能评价在模拟太阳光下，以无机氮为降解目标，评价了g-C3N4（金属）/Gr/TiO2 Z型光催化剂的降解性能。
实验结果表明，该光催化剂具有较高的无机氮降解率，且降解速率随光照时间的延长而增加。
与传统的光催化剂相比，g-C3N4（金属）/Gr/TiO2 Z型光催化剂具有更好的降解性能。
TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇
TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究共3篇TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究1TiO2纳米结构、复合及其光催化性能研究随着环境污染日益严重，光催化技术逐渐成为一种重要的治理手段。
其中，TiO2因其良好的光催化性能，在光催化领域中得到了广泛应用。
近年来，随着纳米技术的发展，研究人员开始尝试制备TiO2纳米结构及其复合材料，以提高其光催化性能。
本文将就TiO2纳米结构、复合及其光催化性能进行探讨。
TiO2是一种广泛应用于光催化领域的半导体材料。
其中，纳米级TiO2颗粒具有更高的比表面积和更好的光催化性能。
通过控制TiO2颗粒的形貌和尺寸，可以进一步提高其光催化性能。
目前，制备TiO2纳米颗粒的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、气-液界面法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
通过将钛酸四丁酯、乙醇等原料混合后，进行溶胶-凝胶、干燥、煅烧等步骤，即可制备纳米级TiO2颗粒。
研究表明，通过控制煅烧温度和时间，可以控制TiO2颗粒的尺寸和形貌。
例如，较高温度和较长时间会导致颗粒尺寸增大，形貌由球形转变为椭球形或纺锤形等。
除了纳米颗粒外，掺杂和复合是另一种提高TiO2光催化性能的有效手段。
掺杂主要是通过将其他元素掺入TiO2晶格中，以改变其电子结构，提高光催化性能。
目前常用的掺杂元素包括银、氮、碳等。
复合则是将TiO2与其他材料复合，以提高其光催化稳定性和性能。
常用的复合材料包括金属氧化物、石墨烯、聚合物等。
对于掺杂TiO2，研究发现，掺杂银元素可以增加TiO2的光催化活性和稳定性。
由于银元素具有良好的表面等离子共振吸收效应，可促进TiO2的光吸收和电子传输。
同时，掺杂氮和碳元素可以缩小TiO2带隙，增强光吸收效果。
对于复合TiO2，研究发现，纳米级TiO2颗粒与金属氧化物复合，可以提高其光吸收和电子传输效果，从而提高光催化性能。
总体而言，制备TiO2纳米结构、掺杂和复合是提高TiO2光催化性能的有效手段。
石墨烯／二氧化钛复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究
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Ｆ ｅ ｂ ． ２ Ｏ１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ０ — ５ ８ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ２ ３ — ０ ６
石 墨 烯／ 二 氧 化 钛 复 合 光 催 化 剂 的 制 备 及 可 见 光 催 化 性 能 研 究
刘 辉 ，董 晓楠 ， 孙 超 超
（ 陕西 科 技 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ２ １ ）
（ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｘｉ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ２ １，
Ｃｈｉ ｎａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｇｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ Ｔｉ Ｏ２ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ｗａ ｓ ｓ ｕ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ｕ ｌ ｌ ｙ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ
摘 要 ： 以钛酸 正丁 酯为钛 源 ， 采用一 种 简单的 原 位 水解技 术制 备 了石 墨 烯／ 二 氧 化钛 复 合 光
二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究共3篇
二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究共3篇二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究1二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究光催化降解是一种利用光照射催化剂表面，使有机污染物在光催化作用下分解为CO2和H2O的技术。
其中，二氧化钛是一种重要的光催化剂，具有极高的光催化活性和稳定性，已被广泛应用于环境保护和清洗产业。
为了提高二氧化钛的光催化效果，我们研究了二氧化钛及其复合薄膜的光催化降解性能。
实验中，我们采用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛光催化剂，通过X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对其晶体结构和形貌进行了分析。
同时，我们利用旋涂法制备了不同复合薄膜，包括Bi2O3/二氧化钛、WO3/二氧化钛和ZnO/二氧化钛。
通过可见光催化降解染料试验和光催化氧化亚硝酸试验，我们研究了不同光催化剂的光催化降解性能。
实验结果表明，相较于纯二氧化钛光催化剂，复合薄膜光催化剂对有机污染物和氧化亚硝酸的降解效果表现更好，降解率明显提高。
其中，ZnO/二氧化钛复合薄膜表现出最好的光催化降解性能，其对甲基橙的降解率可达96.5%。
此外，我们还通过光致发光谱（PL）、紫外-可见吸收谱（UV-vis）和光电流谱（PEC）等手段，研究了不同光催化剂的光催化机理和电荷分布。
实验结果表明，复合薄膜光催化剂的光生成电子和空穴均分布更加均匀，电荷分离效果更好，从而提高了光催化剂的活性。
综上所述，本实验研究了二氧化钛及其复合薄膜的光催化降解性能，优化了光催化剂的组成和结构，提高了光催化剂的光催化活性和稳定性。
这对于二氧化钛的应用和环境保护具有重要意义本实验研究表明，通过制备二氧化钛复合薄膜，可有效提高光催化降解有机污染物和氧化亚硝酸的效率。
其中，ZnO/二氧化钛复合薄膜表现出最好的光催化降解性能。
通过光致发光谱、紫外-可见吸收谱和光电流谱等手段，研究了不同光催化剂的光催化机理和电荷分布，发现复合薄膜光催化剂的活性更高。
因此，本研究对于提高二氧化钛光催化剂的应用效率和环境保护具有重要意义二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究2二氧化钛及其复合薄膜光催化降解性能研究随着环境污染问题的日益严重与可持续发展理念的普及，光催化降解技术已成为目前较为先进和有效的处理污染物的方法之一。
部分还原氧化石墨烯／二氧化钛复合材料的水热合成及其光催化活性
物理 化 学学￣ Ｅ （ Ｗ ｕ ｌ ｉ Ｈｕ ａ ｘ ｕ ｅ Ｘ ｕ ｅ ｂ ａ ｏ １
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氧化钛（ ＲＧＯ ／ Ｔ ｉ Ｏｚ ） 复合光催化剂， 并研 究了该复合材料在 可见光以及紫外 光下对亚 甲基蓝 的光催化 降解活性．
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五：复合材料的表证
六：性能测试
在采用TiO2-Graphene Oxide插层复合 材料对甲基橙溶液进行可见光光催度安排
2：二氧化钛的缺点；
A: 由于二氧化钛的带隙为3.2 eV 只能吸收太阳光谱中的紫外部分，而 这部分只占太阳光能量的5%左右，所以不能充分的利用太阳能
三：目前常用的二氧化钛光催化复合材料
二氧化钛+石墨 二氧化钛+碳纳米管 二氧化钛+富勒烯
1:石墨烯就是单层的石墨片层，如图所示。石墨烯是呈二维结构的，但实际 上并不是平坦的，而是波状的。在一个两层体系中，这种起伏不是很明显， 在多层体系中会完全消失。石墨烯中每一个碳原子与周围的三个碳原子之间 以特殊的单键相连，剩余的一个电子可以自由移动，因此石墨烯是可以导电
单层石墨烯及其派生示意图
4：石墨烯，富勒烯，碳纳米管以及石墨都是碳的同素异形体
:5：有以上石墨烯与碳纳米管、富勒烯、石墨的联系和 区别 可以设想把二氧化钛和石墨烯复合做光催化材料
1：用二氧化钛和石墨烯复合做光催化材料可以使得 由 于二氧化钛的带隙为3.2 eV 只能吸收太阳光谱中的紫 外部分，而这部分只占太阳光能量的5%左右，所以不 能充分的利用太阳能 :
的。从某种程度上理解，可以认为，整个石墨烯片层形成一个大π键。
2:碳纳米管的主体管部分可以看作是由一部分石墨烯片层卷曲而成，两端 各由半个富勒烯封口。
3:富勒烯是由石墨烯上的一部分弯曲成足球状得到的，它是由60个碳原子 以20个六元环和12个五元环连接而成的具有30个碳碳双键（C=C）的足 球状空心对称分子，分子剩余的电子在球状分子中形成大π键，因此富勒 烯有芳香性。由上图可以看出富勒烯分子笼状结构具有向外开放的面，而 内部却是空的，这就有可能将其他物质引入到该球体内部，这样可以显著 地改变富勒烯分子的物理和化学性质
石墨烯——二氧化钛复合材料 --光催化的性能表证
刘尚鹏 0708024201
光催化
❖ 一：什么是光催化？
光催化是一种在光的照射下自身不起变化，却可以促进化学反应的物 质，就像植物的光合作用中的叶绿素。光催化在太阳光或室内荧光灯 的照射下能发挥分解甲醛、苯等有机污染物，抗菌、防霉、净化空气 等功能，具有强大的空气净化作用。经美国FDA认证，光催化中主要 原料二氧化钛可以作为食品添加剂，使用非常安全，光催化氧化分解 能力比碳纤维、臭氧更强，其空气净化等作用强大，由于只是提供了 反应的场所，而本身不参与化学反应，因此其作用效果非常持久，没 有二次污染。
二：常用的光催化剂——二氧化钛
1：二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于 光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛 开发，将来有机会成为新工业。二氧化钛可由金红石 用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。二氧化钛性 质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的 遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑；它又具 有锌白一样的持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂， 可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。
2：单层石墨烯薄片可以吸收2.3%的可见光
3：用二氧化钛和石墨烯复合做光催化材料可以弥 补二氧化钛作光催化剂只用紫外光的缺点，使得在 可见光下就可以进行光催化：
四：怎样实现二氧化钛和石墨烯复合做光催 化材料
水溶凝胶法，水溶发
例：浓硫酸、高锰酸钾为氧化剂，将石墨粉氧化
成氧化石墨，采用超声剥离的方法将氧化石墨剥离 成氧化石墨烯，把氧化石墨烯与钛源混合，通过液 相反应制备出氧化石墨烯／二氧化钛复合材料，然 后采用液相还原将氧化石墨烯／二氧化钛复合材料 还原为石墨烯／二氧化钛复合材料
二氧化钛的优缺点
1：二氧化钛的优点；
A：在二氧化钛掺杂氮，或者过渡金属能够减小二氧化钛的光学带隙，但 是单独掺杂会使得光激发的电荷局域化并阻碍电化学反应的继续进行。
B: 二氧化钛是用来生产燃料电池中所需氢气的一种常用的光催化剂， 它是一种光活性材料，在环境和能源领域中充当重要的角色，它不仅能 够利用太阳能把水分解成氢气和氧气，从水中制氢，可作为清洁燃料， 而且可以用于有机污染物的降解，具有高效率和潜在的广泛应用性，成 为能从环境中降解并除去有毒化学污染物的最有效途径之一。