学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

ZnO/RGO复合光催化剂的制备及其性能

作　者: 郭伟博
导　师: 耿延玲
学　校: 青岛科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 光催化 石墨烯复合材料 ZnO 氮吸附 亚甲基蓝
分类号: TQ426
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 12次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


氧化锌(ZnO)是一种宽带隙半导体光催化材料,影响其光催化活性的主要因素为较窄的光响应范围和光生电子-空穴对的快速复合。石墨烯(RGO)是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构碳质材料,因其特殊的纳米结构以及优异的电化学性能,使其成为良好的ZnO光催化性能改性材料。本论文主要研究内容如下：1、氧化石墨烯(GO)、石墨烯的制备与表征：采用改进的Hummers法将石墨粉氧化得到氧化石墨烯,氧化石墨烯与强还原剂硼氢化钠反应得到石墨烯。通过TG、XED、FT-IR、SEM和TEM等测试手段表征了实验制得的石墨烯、氧化石墨烯的结构、组成和形貌。结果表明改进的Hummers法可制得纯度较高的氧化石墨烯,氧化石墨烯含有丰富的有机集团,且出现了厚度较大的分层结构；氧化石墨烯经强还原后转化为石墨烯,大部分有机集团被削去,薄层状结构明显。实验也证明石墨烯并不具备光催化性能。2、ZnO/RGO复合光催化剂的制备及其光催化性能研究：以乙醇为溶剂,在[OH"]/[Zn2+]比为5、10或20的情况下使用醇热法制得了不同的无定型态ZnO,并通过500℃高温烧结的方法得到了粒径和形貌不同的纳米ZnO光催化剂；以氧化石墨烯为石墨烯的前驱体,采用水热法制备得到了一系列的ZnO/RGO复合材料,利用XRD、FT-IR、SEM等分析测试手段表征了复合材料进行了结构和形貌。研究了该复合材料在紫外光下对亚甲基蓝溶液的光降解情况,并对复合光催化材料循环利用性能进行了研究。结果表明[OH-]/[Zn2+]比为10时可制得粒径为5.2nm左右且形状规则分布均匀的ZnO粉末,与石墨烯复合后ZnO的光催化性能得到显著提高,在循环使用10次后其光催化效能并没有出现减弱,说明复合光催化剂的具有良好的稳定性。3、N-ZnO/RGO复合光催化剂的制备与光催化性能研究：以脲素(CH4N2O)为氮源,采用简单的溶液反应和水热法制得了氮元素掺杂的ZnO材料。并以不同的氧化石墨烯的加入量得到了不同质量分数的N-ZnO/RGO复合光催化剂。所得样品通过XRD、FT-IR、EDS和SEM等手段表征分析。氮元素的掺杂可以提高ZnO对光的利用效率,光催化实验结果也表明氮元素的掺杂在一定程度上提高了ZnO的光催化效率；与石墨烯的复合又进一步改善了N-ZnO的光催化性能,在氧化石墨烯与ZnO的复合质量比为10%时,N-ZnO/RGO复合光催化剂的光催化效率优于其它复合比例的复合材料,说明氧化石墨烯与ZnO的质量比为10%为最佳复合比例。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-22
  1.1 ZnO材料简介  10-13
    1.1.1 ZnO的结构  10-11
    1.1.2 ZnO的性能与应用  11-12
      1.1.2.1 催化剂和光催化剂  11
      1.1.2.2 紫外屏蔽材料  11-12
      1.1.2.3 日用化工材料  12
      1.1.2.4 传感和吸波材料  12
    1.1.3 纳米ZnO的制备方法  12-13
      1.1.3.1 气相法  12
      1.1.3.2 液相法  12-13
  1.2 ZnO光催化技术的不足与改性办法  13-15
    1.2.1 ZnO光催化技术的不足  13-14
      1.2.1.1 光谱响应范围窄  14
      1.2.1.2 光催化剂的失活  14
    1.2.2 光催化剂的改性  14-15
      1.2.2.1 贵金属沉积  14
      1.2.2.2 复合半导体  14
      1.2.2.3 离子掺杂  14-15
      1.2.2.4 光敏化  15
      1.2.2.5 与碳材料复合  15
  1.3 石墨烯简介  15-21
    1.3.1 石墨烯的性能  16-17
    1.3.2 石墨烯的应用  17-18
      1.3.2.1 传感器  17-18
      1.3.2.2 聚合物复合材料  18
      1.3.2.3 储氢材料  18
      1.3.2.4 生物医药  18
      1.3.2.5 催化剂和纳米粒子的载体  18
      1.3.2.6 超级电容器和高性能电池  18
    1.3.3 石墨烯的制备方法  18-21
  1.4 本课题提出的背景与主要内容  21-22
    1.4.1 本课题的背景  21
    1.4.2 论文的研究内容  21-22
第二章 氧化石墨烯及石墨烯的制备及表征  22-30
  2.1 实验部分  22-24
    2.1.1 实验试剂  22
    2.1.2 实验仪器  22-23
    2.1.3 样品的测试表征  23
    2.1.4 实验方法  23-24
  2.2 结果与讨论  24-28
    2.2.1 XRD分析  24
    2.2.2 TG分析  24-26
    2.2.3 FT-IR分析  26
    2.2.4 SEM分析  26-27
    2.2.5 TEM分析  27-28
    2.2.6 光催化效果空白对照  28
  2.3 本章小结  28-30
第三章 醇热法制备ZnO及ZnO/RGO复合光催化剂的制备及其性能研究  30-41
  3.1 实验部分  30-31
    3.1.1 实验试剂  30
    3.1.2 实验仪器  30
    3.1.3 样品结构、形貌的测试表征  30
    3.1.4 实验方法  30-31
      3.1.4.1 ZnO的制备  30-31
      3.1.4.2 ZnO/RGO复合材料的制备  31
      3.1.4.3 光催化性能测试  31
  3.2 结果与讨论  31-39
    3.2.1 XRD分析  31-33
    3.2.2 FT-IR分析  33-34
    3.2.3 SEM测试  34-35
    3.2.4 样品的光催化性能测试  35-39
  3.3 本章小结  39-41
第四章 氮吸附ZnO(N-ZnO)及N-ZnO/RGO复合光催化剂的制备及其性能研究  41-48
  4.1 实验部分  41-42
    4.1.1 实验试剂  41
    4.1.2 实验仪器  41
    4.1.3 样品结构、形貌的测试表征  41
    4.1.4 实验方法  41-42
      4.1.4.1 N-ZnO的制备  41-42
      4.1.4.2 N-ZnO/RGO复合材料的制备  42
      4.1.4.3 光催化性能测试  42
  4.2 结果与讨论  42-47
    4.2.1 XRD分析  42-43
    4.2.2 FT-IR分析  43-44
    4.2.3 EDS分析  44
    4.2.4 SEM分析  44-46
    4.2.5 样品的光催化性能测试  46-47
  4.3 本章小结  47-48
结论  48-50
参考文献  50-54
致谢  54-55
攻读学位期间发表的论文目录  55-56

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 基于酚醛树脂活性炭的制备及负载TiO2吸附—光催化性能,TQ424.19
  3. 可磁分离的TiO2基光催化纳米纤维的制备研究,TB383.1
  4. Fe，V共掺杂TiO2催化剂的合成、表征及其性能研究,O614.411
  5. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  6. 化学吸附法脱除FCC汽油中含硫化合物的研究,TE624.55
  7. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  8. 功能化纳米二氧化钛多孔材料的制备、表征及性能研究,TB383.1
  9. 一维纳米TiO2的制备及染料废水脱色研究,TB383.1
  10. 生物催化/光催化联合降解毒死蜱的研究,X592
  11. 铁、镧掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究,O614.411
  12. 基于绿色化学理念的纳米硫化镉的合成及应用,O614.242
  13. 半导体光催化材料的制备及其光催化性能研究,O643.36
  14. 微囊藻毒素的降解与消除方法研究,X173
  15. 多孔氧化铜空心微球的制备及表征,O614.121
  16. 纳米LaFeO3的可控合成及其与TiO2桥联复合光催化剂建构,O643.36
  17. 基于微乳液体系制备ZnO光催化材料,O614.241
  18. 晶相可控的纳米TiO2制备及性能研究,TB383.1
  19. 水热及微波水热法合成超细纳米TiO2的研究,TB383.1
  20. 中空球型纳米Bi2WO6的制备及光催化降解水中有机污染物的研究,X703.1
  21. ZnO-TiO2复合体的改性及其光催化性能研究,X703

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 催化剂（触媒）
© 2012 www.xueweilunwen.com