TiO2_石墨烯复合材料的合成及光催化分解水产氢活性

光催化

第 2 5卷第 1期 1 20 0 9年 1 1月

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Vo .5 NO 1 12 . l1 3~1 07 9O 9

CHI IS OURN F I I N IE E J rLI Ol NORGA/ C C l/[ T AL , I l I RY 4 I E S M

T O2 i/石墨烯复合材料的合成及光催化分解水产氢活性张晓艳李浩鹏崔晓莉(复旦大学材料科学系,海上 20 3) 04 3

摘要:用石墨粉根据 H m r氧化法制得氧化石墨,进一步还原得到石墨烯 .采用溶胶 .胶法以钛酸四丁酯和石墨烯为利 u mes并凝起始材料制备了二氧化钛( j 2石墨烯的复合光催化材料 .研究了该复合材料在紫外一见光以及可见光条件下的光催化分 .0 ) r和可

解水制氢活性 .结果表明,外一见光照射下,i石墨烯复合光催化材料的光催化分解水产氢速率为 86 m lh,大于紫可 TO/ . o·一远同条件下商业 P 5的产氢速率 (. t lh光解水产氢活性提高了近 2倍;见光下光照 3h T0,墨烯复合材料的光催 2 45 x·-, mo . )可 ,i2石化分解水产氢量约为 02 m l . o.

关键词:墨烯;氧化钛;解水;产氢石二光

中图分类号: 6 3 2 0 4. 3

文献标识码: A

文章编号:10 .8 120 )110 .5 0 1 6 (0 91-9 30 . 4 -

Pr p a o a o o a a y i tv t or Hy o e e ar t n nd Ph t c t l tc Ac i iy f dr g n i

Ev l io f Ti/ r p ne She t m p st o ut n o O~G a he e s Co o ieZHANG a - n LIHa— ng CUIXi o. Xio. Ya o Pe a- Li

(eat etfMa rl Sine F d nU i ri, h nhi 0 4 3 D p r n m o t iz cec, u a n esy S ag a 2 0 3 ) e a v t

Ab ta t G a h n hes ( s w r rp rdb d c o f rp i xd ( )w i a ban df m sr c: rp e eset GS) eepe ae yr u t no a ht oie GO, hc w s tie r e i g e h o o oia o f rp i o d r yHu es meh d T ecm oi f i nu i ie rp e eset TO G s x t no aht p w e mm r di g e b to . h o p s eo t im do d/ a h n h es(i# S: t ta x g )w s s n h s e sn er b tlt a ae a d GS st e sa t g ma e as b o - e t o . h h tc tl t a y t e i d u i g tta u y i n t n sa h t r n t r l y a s l lme h d T e p o o a ay i z t i i - g c

at i r y rgneou o f i 2 S a v lae o ae ht—piigu d r lail -ibe(— c vt f doe v lt no O/ sw seau t f m w t p ooslt n e t v e .s l UV i yoh i T G dr r tn ur ot i vVi1a d vsbe l h l miain e p ciey h e rs l h w d t a h sp e ae i/ s c mp st s n iil i t iu n t . s e t l.T e ut s o e h tte a - rp rd T 02 GS o o i g l o,r v s ee h bi d a h d o e v l to ae o . x l h— u de x i t y r g n e o u n r t f 86 Imo· e i n rUV- i ih ra i to N s l t ir d a in,n a l wo tme a g rt a g e ry t i s l e h n r

ta o 2 (. I o· . oa h do e mo n b u 02 I l a bev dwti 3hu drvs l l h h t f 5 45 x lh )T tl y rgn a u t

o t . x so sre i n n e i be i t P m a mo w h i gil mi to rt e a— r pa e O2 lu nai n f h s p e r d Ti/ o GSsc mp st . o o ie

Ke r s g a h n; i; trp oo s l t g h d o e r d ci n y wo d: r p e e T O2 wae h t—p i i; y r g n p u t tn o o

TO因其稳定,环境无污染的特性而成为最 i,对佳的光催化材料之一 .TO,一种宽带隙半导体 i,是 f. e a a,e .吸收紫外光, 32 V,n ts)只 a而紫外光在太阳光中只占很少一部分 .以改善 TO,所 i,半导体材料在可

晶格 .占据氧位置 .成为间隙离子,低带隙宽或降度,形成杂质能级,掺杂后 TO或使 i,的光吸收扩展至可见光区域四影响 T0光催化活性的另一个重 i,要因素是光生电子一穴的复合,由于光激发 TO空 i

见光区域的吸收可提高其光催化活性 .杂是提高掺 TO在可见光区域的吸收以及光催化活性的有效 i,途径之一 .其中 .金属掺杂如 C,",[Ⅱ非【 N】 等 S的掺杂均有报道,些掺杂离子进入锐钛矿型 T O这 i:收稿日期:0 90 .8收修改稿日期:0 90 .5 2 0 -72 . 2 0 -91 . -

产生的电子空穴对极易复合 .以降低光生载流子所的复合也可以提高 TO i光催化效率 .研究发现,半导体材料 f C S1等与 TO复合也可以提高光如 d[ 5 i,生载流子分离效率及光吸收率 .而提高 TO,从 i.光催

国家高技术研究发展计划(6 ) o 0 6 A0 Z 2 )国家自然科学基金( 0 0 7 0 8及上海市重点学科建设( 0 1) 8 3( . 0 A 5 1 1, N2 N . 632) 2 N . 3资助项目. B1通讯联系人 .E malxa l u@fd ne uc — i:ioi i u a . . c d n

第一作者:晓艳,,7岁,士研究生;究方向:催化材料的制备与性能 .张女 2博研光

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化效率 .

及 G 70 C 9 0型气相色谱仪 f海天美科学仪器有限上公司 .C D检测器,A分子筛 ) r 5 . 1氧化: m(rp i xd .乙醇溶液的制备 . 2 t g a ht o ieGO)~ e以石墨粉为原材料 .通过 Hu ies m r氧化法0制 n o]得氧化石墨具体步骤如图 l a路线所示 .将一定量的石墨粉和 N N 搅拌下缓慢加到 0℃的浓硫 aO在

碳纳米管由于其独特的电子传输特性 .得其使与 TO复合材料的光催化活性研究成为一个热点 i,

研究课题[-在前面的工作中 . 2Z 02 -]我们研究了多壁碳纳米管 f l. a e ab n n n u e . mu i l d cro a otb sMWC T ) tw l N s/

TO纳米复合薄膜的光电化学性能,及 M N s i, WC T对 C S O光催化剂光解水制氢活性的影响 . d,研究

酸 f ne t tdH S d搅拌均

匀得到溶液 A.将 C enr e 20 1 O a中.一

表明 MWC T可以充当电子传递的" Ns导线"降低 .

定量的 K O在搅拌下缓慢加入 A溶液中 . Mn 在

光生电子空穴的复合几率 .而增大复合电极的光从电流及 TO复合光催化剂的光电活性[ 5 i, 21 4. 2石墨烯 (rp ee是近年来被发现的二维碳原 G ah n )

3 5℃下反应 3 i.后缓慢加入一定量的去离子 0r n然 a水稀释,程中保持溶液不沸腾 .再用 3% H 0中过 0 2和未反应的 K O最后用去离子水洗 4遍 .将得 Mn 到的滤饼烘箱中 10干燥,用 .称取 01 7g所 0备 .1制得的 G溶于 2 0mL无水乙醇 (t H,声 3 O. 0 EO )超 0 m n得到棕黑色悬浮溶液 . i.标记为 G/t H. OE O

子晶体 .具有比碳纳米管更为优异的电学性质 .以及良好的导电性和化学稳定性[2.使得其可以 2 7这 6],成为比碳纳米管更好的电子或空穴传递的多功能材料 .近年来 .用石墨烯独特的电学性质对一些利材料进行修饰以及制备性能更好的复合新材料是当前的研究热点 P c a k等[合成了石墨烯.n, 2 8 1 S O复

合材料 .发现石墨烯能够起到电子传递通道的作用 .而提高了复合材料的电化学性能 S gr 2从 ee等i 9]以石墨烯为载体材料获得了高分散的石墨烯 .t P纳米复合材料对该复合材料的电催化性能研究表b

32W I 00F回 %~l H i a s h 1

巨图 1氧化石墨,墨烯以及 TO/ s复合光催化材料 石 i GS

明 .墨烯还是一种有效的载体材料石本工作采用溶胶一凝胶法制备了 TO与石墨烯 i,复合光催化材料 .初步研究了该复合材料在紫外一 可见光和可见光条件下的光解水产氢活性 .与商并业 P 5的光催化活性进行了比较 2的制备路线F g 1 P e a ai n r u e rGO, sa d T O2G s i. r p r t o t sf o o G …… 此处隐藏：4094字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……