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随着现代社会的不断发展,环境污染问题变得越来越严重。光催化技术作为一种新型污染物降解技术,其能耗低、使用范围广,成为解决环境污染问题的有效方法。二氧化钛是一种广泛使用的光催化材料,拥有无毒、无污染、价格低廉、催化效率高等优点。然而理论研究发现二氧化钛自身存在两个严重缺陷,一是光生电子-空穴对复合速率过快;二是在可见光范围内没有响应(禁带宽度为3.2 eV)。为了更好的利用二氧化钛的光催化性能,科研人员设计了一系列改进方法,包括表面修饰等方法。本论文通过降低二氧化钛光生电子-空穴复合速率、提高二氧化钛比表面积和降低二氧化钛带隙能等方法,设计出三种新型二氧化钛复合材料,并通过XRD、Raman、SEM、TEM、Uv-Vis和XPS等测试对材料的晶格结构、微观形态、质构特性、带隙能、表面化学状态等进行表征;通过光催化降解、光电流测试对材料光催化性能进行表征,其主要研究内容如下:(1)还原氧化石墨烯-二氧化钛复合光催化剂:通过水热法将氧化石墨烯与二氧化钛纳米颗粒(NP)相复合,制备得到纳米尺寸的石墨烯-二氧化钛复合物。石墨烯与二氧化钛纳米颗粒的界面效应能降低催化剂带隙能;同时石墨烯的高导电性能提高催化剂中电子转移速率。在所制备的还原氧化石墨烯-二氧化钛复合物中,25%还原氧化石墨烯-二氧化钛复合物拥有最佳的光催化性能,其吸附有机物能力和光降解有机物能力都超过其它复合物催化剂,并且拥有高循环利用性能,循环降解甲基橙30次后降解率仍然能达到93%。(2)二氧化钛纳米颗粒-二氧化铈纳米棒复合光催化剂:采用合成的大比表面积二氧化铈纳米棒,通过简单的水热法将二氧化钛纳米颗粒负载在二氧化铈纳米棒上,制备了一种新型二氧化钛复合光催化剂。二氧化铈纳米棒的大比表面积提高催化剂对于污染物的吸附能力,同时二氧化铈纳米棒与二氧化钛纳米颗粒之间的界面效应能有效降低催化剂带隙能。在所制备的二氧化钛纳米颗粒-二氧化铈纳米棒复合材料中,30%二氧化钛纳米颗粒-二氧化铈纳米棒复合物拥有最佳的光催化性能,其光降解有机物能力超过其它复合物催化剂。(3)硫化镉纳米颗粒-二氧化钛纳米棒复合物光催化剂:采用制备的硫化镉纳米颗粒,通过简单的水热法将硫化镉纳米颗粒负载到二氧化钛纳米棒表面,制备出了一种新型二氧化钛复合催化剂。硫化镉纳米颗粒较低的带隙能(2.42 eV)能提高催化剂对于可见光的响应范围,同时利用硫化镉纳米颗粒较低的尺寸可提高催化剂吸附污染物能力。在所制备的硫化镉纳米颗粒-二氧化钛纳米棒复合材料中,40%硫化镉纳米颗粒-二氧化钛纳米棒复合物拥有最佳的光催化性能,其光降解有机物能力超过其它复合物催化剂,在太阳光下光催化性能比纯品二氧化钛光催化性能提高了2倍以上。