石墨烯复合物光电催化行为的研究

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1、中图分类号：O643论文编号：2017304046UDC：密级：公开硕士学位论文石墨烯复合物光电催化行为的研究作者姓名：张宇学科名称：化学工程与技术研究方向：催化新材料与新技术学习单位：华北理工大学学制：2.5年提交日期：2017年11月27日申请学位类别：工学硕士导师姓名：崔文权教授单位：华北理工大学化学工程学院论文评阅人：匿名单位：匿名单位：论文答辩日期：2018年3月4日答辩委员会主席：琚行松教授关键词：TiO2-rGH；光电催化；三维网状结构；g-C3N4-TiO2-rGH唐山华北理工大学2018年

2、3月GrapheneComplexPhotoelectrocatalysisBehaviorResearchDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyZhangyu(ChemicalEngineeringandTechnology)Supervisor:Profe

3、ssorCuiWenquanMarch,2018独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：2018年3月9日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必

4、须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：2018年3月9日签字日期：2018年3月9日摘要半导体光电催化技术作为一种高效绿色的净化手段，具有高效、无毒、易回收等优点，在水体难降解污染物的处理上显示出了极大的优势。目前光电催化剂最为典型的代表为膜电极和以TiO2为基础的阵列电极，但现有的

5、光电极存在导电性差，无法负载大量的催化剂的缺点。石墨烯作为新兴的碳家族一员，其各种物理化学性质吸引了越来越多人的关注。而现有的诸多文献报道仅将石墨烯优异的光电化学性质应用于光电极中，并未充分利用其它的能力。课题研究中首次将凝胶电极应用于光电催化中，利用简单的一步法首先制备了二氧化钛-石墨烯凝胶电极（TiO2-rGH），分别研究了对低浓度BPA的吸附、吸附-光电催化协同净化性能。实现了有机污染物的快速富集和高效原位降解。对比TiO2-rGO薄膜电极，该电极具有更高的比表面积和更多的反应位点，等量的催化剂在光照

6、4h后，TiO2-rGO薄膜电极对BPA的去除率为40%，而TiO2-rGH电极的去除率高达96%。同时，由于其特殊的宏观三维网络结构，TiO2-rGH电极可以快速从污染物中去除而不需要过滤。为进一步促进二氧化钛的电子空穴对分离，将具有共轭大π键的g-C3N4和TiO2进行复合，利用场发射扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和X射线光电子能谱仪（XPS）等对光电催化剂的微观形貌结构和界面性质进行了表征。结果表明，7%g-C3N4-TiO2-rGH的最佳光电流是TiO2-rGH的3.75倍，而7%g-C

7、3N4-TiO2-rGH最快可以在80min对苯酚完全降解。凝胶电极具有自再生和自分离特性，对双酚A和苯酚表现出了极佳的催化活性，实现了吸附-光电协同催化降解。图29幅；表4个；参106篇。关键词：TiO2-rGH；光电催化；三维网状结构；g-C3N4-TiO2-rGH分类号：O643-I-AbstractAsanefficientandgreenpurificationmethod,semiconductorphotoelectrocatalysishastheadvantagesofhigheffici

8、ency,non-toxicityandeasyrecycling.Itshowsgreatadvantagesinthetreatmentofdegradingpollutants.Atpresent,themosttypicalrepresentativeofthephotoelectrocatalystisamembraneelectrodeandaTi-basedarrayelectrode.Howeve