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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Ti O2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Ti O2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。得到的主要结果如下:1.改变生长液中饱和氯化钠溶液的浓度可以调节二氧化钛纳米阵列的表面形貌。生长液中氯化钠增多,纳米棒直径变小,取向性变差,薄膜变薄(膜厚600nm减小到100nm),表面更粗糙(粗糙度从120nm增大到215nm);表面涂覆正辛基三乙氧基硅烷(KH-832)后,疏水性大大提高。典型地,生长液中饱和氯化钠溶液为1.2 M时,所制备的二氧化钛纳米棒经疏水试剂修饰后,获得了透明度为85%且静态接触角为167.3度的透明超疏水表面。2.炉温750℃,甲烷和氢气为3:2情况下,在石英、硅片、二氧化硅上,PECVD法制备的石墨烯墙,静态接触角分别为137.5°,148.2°和152.1°,经过疏水试剂处理后,分别达到162.0°,165.1°和162.4°,增大了15~17度。3.硅片衬底上PECVD制备的石墨烯墙,随着制备压强的增加,纳米片逐渐增大,表面变得更粗糙(粗糙度从95nm增大到112.8nm),表面自由能降低(低于42.24m N/m),超疏水性能逐渐提高。当压强为50Pa时,未经任何修饰样品表面的静态接触角可达158.7°。石墨烯墙微纳米的层次结构使水滴容易渗入微米级的狭缝中但不容易渗入更小的纳米级的褶皱里,从而使样品表面呈现出高粘附性,类似于水滴在玫瑰花瓣上的复合湿润状态。4.利用水热法合成了二氧化钛纳米颗粒包裹石墨烯片的复合材料,对其开展了光降解MO和MB的实验,结果表明:在光功率密度为30m W/cm2波长低于400nm紫外光光照2小时,50mg复合材料能完全降解10mg/L的MO和MB及30mg/L的MB溶液,而降解30mg/L的MO溶液则需要3小时。说明,纳米复合材料有较好的光降解染料的能力,且相同条件降解MB更容易。复合材料有较好光催化效率的原因,主要是石墨烯纳米片能快速有效地导出光生电子。