石墨烯復(fù)合光催化劑的解水制備氫氣能力如何？

石墨烯復(fù)合光催化劑的解水制備氫氣能力如何？

石墨烯復(fù)合光催化劑的解水制備氫氣能力
石墨粉,石墨烯雜化鈦酸納米管復(fù)合光催化劑的分解水制備氫氣能力。分析石墨烯含量和水熱反應(yīng)溫度對(duì)其分解水制備氫氣的活性的影響。制備并表征大比表面積的石墨烯雜化鈦酸納米管復(fù)合光催化劑,考察其催化性能和催化機(jī)理。所有制備的復(fù)合光催化劑都具有良好的光催化性能和可見光活性,在可見光照射條件下其降解羅丹明-B的速率常數(shù)是原先文獻(xiàn)中報(bào)道的二氧化鈦類光催化劑的5倍之多。目前,石墨烯雜化的P25和石墨烯雜化的銳鈦礦型納米二氧化鈦顆粒復(fù)合光催化劑已經(jīng)被成功制備,并且具有優(yōu)異的光催化活性。石墨烯和鈦酸納米管之間存在著協(xié)同作用,只有當(dāng)石墨烯的含量適中才能使得產(chǎn)物具有最高的光催化活性。但是由于P25和二氧化鈦納米顆粒形貌的限制,目前所制備的復(fù)合光催化劑的比表面積都比較小,這導(dǎo)致其吸附污染物的能力有限,限制了其光催化活性的進(jìn)一步提高。首次實(shí)現(xiàn)了石墨烯和管狀二氧化鈦類物質(zhì)的結(jié)合。石墨烯含量和水熱反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物光催化性能的影響,并優(yōu)化了石墨烯含量和水熱反應(yīng)溫度。制備的復(fù)合光催化劑的比表面積是原來文獻(xiàn)中報(bào)道的石墨烯雜化二氧化鈦納米顆粒復(fù)合光催化劑的比表面積的10倍以上,實(shí)現(xiàn)了大比表面的石墨烯-鈦酸納米管復(fù)合光催化劑的制備。
石墨顆粒通過對(duì)復(fù)合光催化劑降解羅丹明-B的研究發(fā)現(xiàn)在可見光照射下石墨烯扮演光敏化劑的角色。而在紫外光照射下石墨烯的存在可以提高鈦酸納米管中光生電子-空穴對(duì)的分離,提高光生電子和空穴的利用率。另外水熱反應(yīng)溫度對(duì)復(fù)合光催化劑的催化性能也有重要的影響,水熱溫度較低的產(chǎn)物具有相對(duì)較大的比表面積和較強(qiáng)的吸附能力.發(fā)現(xiàn)石墨烯的含量過高或過低都不利于復(fù)合光催化劑的催化活性。隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重,半導(dǎo)體光催化劑的發(fā)展引起了人們的關(guān)注和興趣。采用化學(xué)還原的石墨烯,P25和納米級(jí)銳鈦礦型二氧化鈦顆粒為原料,運(yùn)用水熱法制備了一系列石墨烯雜化鈦酸納米管的復(fù)合光催化劑。并運(yùn)用EPR和光電流等測(cè)試證明復(fù)合光催化劑可見光活性的來源是石墨烯的敏化作用。提出石墨烯雜化復(fù)合光催化劑分別在紫外光和可見光照射下降解羅丹明-B的機(jī)制。由于新興材料石墨烯具有獨(dú)特的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì),石墨烯雜化二氧化鈦復(fù)合光催化劑已經(jīng)引起了科研人員極大的關(guān)注。因此低溫水熱法制備的復(fù)合光催化劑具有更優(yōu)異的催化性能。制備的復(fù)合光催化劑進(jìn)行表征,并由產(chǎn)物形貌,光學(xué)性質(zhì)以及元素化學(xué)態(tài)等結(jié)果對(duì)石墨烯含量影響復(fù)合光催化劑催化能力進(jìn)行解釋。

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