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)是原先文獻中報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一步提高。首次實現(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中報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)物具有相對較大的比表面積和較強的吸附能力.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和納米級銳鈦礦型二氧化鈦顆粒為原料,運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。并運用EPR和光電流等測試證明復(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的機制。由于新興材料石墨烯具有獨特的電學(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)果對石墨烯含量影響復(fù)合光催化劑催化能力進行解釋。

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