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单一组分的光催化半导体有很多不足之处,因此本论文基于石墨烯对半导体改性以达到提高光催化剂的活性的目的。制备了三种光催化剂:(1)不同混晶比的TiO2;系列不同石墨烯负载量的复合材料;(2)类石墨g-C3N4/{001}晶面TiO2/石墨烯复合材料;(3)系列硫化物及其石墨烯复合材料。采用了系列手段如XRD,FESEM,FT-IR,TEM,XPS,LRS,BET和UV-vis DRS对以上样品结构和光学性质进行了表征。以降解甲基蓝(MB)和甲基橙(MO)为探针反应考察催化剂的活性,深入分析了复合材料能提高光催化性能的各方面原因。(1)结果表明HCl和CTAB都能对TiO2晶相进行调控,且晶相比例呈连续变化,没有第三种晶型。可用晶体配位场理论和奥斯特瓦尔德熟化机制来解释晶相转变机理。光催化结果表明混合相TiO2光催化活性均高于单一相的TiO2,这是因为混合相TiO2中异质结的存在,产生协同作用(混晶效应),提高光生电子和空穴的分离效率和光催化活性。当混合相TiO2和石墨烯复合后,活性进一步提高。(2)在类石墨g-C3N4/{001}晶面TiO2石墨烯复合材料中,具有优势暴露面的TiO2为纯锐钛矿,暴露百分比达到了78.2%。复合材料的表面吸附有F,由于F的电负性高,有利于电子从Ti02和g-C3N4通过O-Ti-F链和C-N-F链传递到F和/或者石墨烯。这三种材料形成了至少两个异相结界面,这使得光生载流子得到有效转移。在紫外光下,Ti02和g-C3N4产生的电子-空穴对可以被F和石墨烯分离,缩短其复合时间,从而提高了光催化性能。(3)用溶剂热法一步合成了具有三维(3D)结构的系列CdxZn1-xS纳米球,通过改变Cd/Zn的摩尔比来调节CdxZn1-xS的组成,并与石墨烯成功复合。由于石墨烯的引入,能有效阻止硫化物纳米球的团聚,并且能有效抑制硫化物尤其是ZnS的光腐蚀,使其保持较为完整的形貌。光催化实验表明,Cd0.5Zn0.5S的活性最好,当与石墨烯复合后活性进一步提高。石墨烯在提高催化剂的活性方面起到了很大的作用。在复合材料中,石墨烯的引入增大了比表面积,增强了对污染物的吸附;同时石墨烯具有良好的电子传导性能,这促进了半导体产生的e--h+对的分离,使其迁移到表面,增大了和污染物接触的几率。