含石墨烯的复合物具有优异的光催化性能,近年来在光催化领域中引起了广泛的关注。研究人员普遍认为加入石墨烯可以改善半导体对光的吸收并加快半导体中光生载流子的分离,从而有效地增强了半导体的光催化活性。然而,随着石墨烯用量的增加,由石墨烯自身引起的固有副作用(例如光屏蔽作用)也逐渐显现出来,并影响这些含石墨烯的复合物的光催化性能。在许多研究中,都是通过调节石墨烯的添加量来优化含石墨烯的复合物的光催化性能。事实上,由于石墨烯没有被充分利用,石墨烯在增强半导体光催化活性的过程中根本就没有充分发挥其优势,前面所提到的这些副作用也随之凸现出来。在这些副作用存在的情况下,本论文合理地设计了 TiO2-G复合材料的结构,从而在光催化氧化还原体系中更有效地利用了石墨烯片。此外,贵金属纳米粒子具有局域表面等离子共振效应,使得他们在太阳光的可见光区域有着强而宽的吸收,常常被用来增强半导体的光催化活性。因此本文拟在TiO2-G复合物中负载纳米Ag,利用纳米Ag和石墨烯作为共催化剂来提高TiO2的光催化性能。主要内容如下:(1)通过两步法成功地制备了贴有石墨烯的TiO2球:先将比TiO2球更小的氧化石墨烯片贴到修饰后的TiO2球表面,然后原位光还原复合物中的氧化石墨烯。由于石墨烯片几乎完全贴在TiO2球表面,在贴有石墨烯的复合物中,这些石墨烯能够得到充分的利用,使得石墨烯和TiO2之间形成了更多的接触面,与传统的TiO2-G复合物相比能够更好地利用光照。因此,当石墨烯的用量相同时,在光催化降解甲基橙染料和光催化还原4-硝基苯酚的过程中,这些贴有石墨烯的TiO2球往往有着更高的光催化活性,这也表明在光催化体系中,贴有石墨烯的样品中石墨烯得到了更有效的利用。(2)通过选用相对较小的氧化石墨烯片贴在修饰后的TiO2表面并对样品进行原位光还原,制备了贴有石墨烯的TiO2复合材料。通过在TiO2-SG复合物中负载纳米Ag,得到TiO2-SG-Ag复合材料。石墨烯和纳米银作为共催化剂的协同效应可以更有效地加快光催化过程中光生载流子的分离,加快界面电荷的转移,从而更好地提高光催化活性。