石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)是一种准零维石墨烯材料,具有特殊边缘效应及表面结构,由于自身的小带隙,故可以作为一种可见光诱导纳米催化剂,在可见光范围内辅助半导体光催化材料降解有机污染物。GQDs因其表面含有大量含氧官能团可在可见光照射下对有机污染物进行有效的降解。GQDs作为良好的电子受体以及自身具有良好的可见光吸收能力,有望被广泛应用于光催化降解领域中。聚苯胺(PANI)作为一种导电聚合物,具有高的化学稳定性,防腐蚀,无毒和低成本合成的优点。并且其在可见光下具有较高的可见光吸收系数,作为良好的电子供体,通常被用来抑制电子-空穴对的重组,提高电荷的分离效率。具有缺陷结构的GQDs在表面掺杂过程中可以很好的嫁接PANI分子以达到良好的水溶性和光催化剂的有效利用。利用PANI对GQDs进行修饰将其应用于环境光催化中以期达到对污水问题的有效治理。本文以柠檬酸为碳源,在水热法合成石墨烯量子点(GQDs)的基础上又通过简单的原位聚合法合成石墨烯量子点/聚苯胺复合材料(GQDs-PANI)。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、荧光光谱仪(PL)、电子自旋能谱仪(ESR)等表征手段对样品的表面结构、组分和光学性质进行表征和分析。通过亚甲基蓝(MB)可见光下光催化降解讨论材料的光催化性能。结果表明,GQDs嵌入在聚合物形成的岛状矩阵表面,在紫外光的激发下发蓝色荧光。所合成的GQDs在激发波长300~420 nm之间具有激发独立发射的性质。红外光谱研究表明,GQDs和GQDs-PANI表面都富含含氧官能团(OCFGs)。聚苯胺修饰的GQDs发射光谱出现了红移现象。同等浓度下,相比于纯的GQDs和PANI,GQDs-PANI在90 min内光催化降解速率提高了30%。光催化降解性能的提高归因于GQDs作为太阳光吸收中心和电荷分离-重组中心,源源不断的吸收来自PANI导带的电子。氧气分子会吸收自由电子产生氧自由基(-?2O),而留在PANI价带上正电荷被水中的羟基吸收产生羟基自由基(?OH),这些自由基基团会氧化有机污染物使其降解。同时,我们对GQDs-PANI进行循环降解实验。在三次循环降解后,GQDs-PANI的光催化降解速率仍能够维持在86%左右。结果显示GQDs-PANI具有良好的化学稳定性。光催化剂的循环使用在实际的生产应用中是至关重要的。循环降解既可以对有机污染物进行有效降解,又可使整个降解过程保持低成本、低污染、可再生的优势,对环境问题的可持续治理将有重大的研究意义。因此,GQDs-PANI可以作为一种重复利用的催化剂应用于污水治理领域。