石墨烯复合材料的光电催化活性及动力学研究.pdf

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1、第43卷第7期化学工程Vo1．43No．72015年7月CHEMICALENGINEERING(CHINA)Ju1．2015二氧化钛／石墨烯复合材料的光电催化活性及动力学研究林治顺，余林，叶飞，孙明(广东工业大学轻工化工学院，广东广州510006)摘要：利用Tj(SO)：水解，在氧化石墨烯层间成核生长纳米TiO：颗粒，制得TiO：／氧化石墨烯复合材料，再通过还原反应制得TiO／石墨烯复合材料。通过XRD、H'IR、FE-SEM、HR—TEM等测试手段对复合材料进行表征。在可见光照射下，以复合材料为工作电极，光电催化降解酸性红B，研究复合材料的催化性能及反应动力学。结果表明：复合材料具有优良的

2、可见光响应能力和光电催化能力。在外加电极电位为+0．05V，30min内的光电催化降解效率为1．08ms／(rain·g)。催化反应为一级反应，其活化能为24．55kJ／mol。关键词：光电催化；石墨烯；二氧化钛；复合材料；动力学中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1005-9954(2015)07-0054-05DoI：10．3969／j．issn．1005-9954．2015．07．011PhotoelectrocatalyticactivityandkineticsofTiO2／graphenecompositeLINZhi·shun，YULin，YEFei，SUNMing(

3、SchoolofChemicalEngineeringandLightIndustry，GuangdongUniversityofTechnology，Guangzhou510006，GuangdongProvince，China)Abstract：TiO2／grapheneoxidecompositewaspreparedbynucleationgrowthofTiO2nanoparticlesthroughTi(SO4)2hydrolysisamongthegrapheneoxideinterlayers．Then，TiO2／graphenecompositewaspreparedbyr

4、eductionreaction．ThecompositewascharacterizedbyXRD，FTIR，FE—SEMandHR-TEM．ThecatalyticactivityandreactionkineticsoftheTiO2／graphenecompositefortheph0toelectrocatalyticdecompositionofacidredBundervisiblelightirradiationwerestudied．Theresultsshowthatthecompositehasexcellentvisiblelightresponseandphotoe

5、lectrocatalyticability．Thephotoelectrocatalyticdegradationeficiencyatthepotentialof+0．05Vwas1．08mg／(min·g)in30min．Thecatalyticreactionbelongstoafirst-orderreaction，withitsactivationenergyof24．55kJ／mo1．Keywords：photoelectrocatalytic；graphene；TiO2；composite；kinetics石墨烯是由sp杂化碳原子组成的二维结构晶究也开展起来【11-17]。然

6、而，基于石墨烯的TiO复合体，具有超大的理论比表面积(2．630m／g)、优异的材料在可见光下的催化活性还有待提高；利用石墨电子迁移能力[2×10cm／(V·S)]和良好的化学烯优异的电子迁移能力，将复合材料应用于光电催稳定性4。。目前，利用石墨烯的二维平面结构等化领域方面工作还需要深入研究。优异的物理性质，将其应用于复合催化材料已引起本文利用氧化石墨烯和Ti(SO)作为初始反了研究者的极大兴趣。TiO具有高效的光催化活应物，制备出TiO：／石墨烯复合材料，并通过各种测性等特点，其在环境保护领域的应用具有广阔的前试手段对其进行表征。在可见光下，将复合材料制景。但量子效率低是制约TiO广泛应用

7、的主要问作成工作电极，与铂电极、饱和甘汞电极构成三电题引，为提高其催化活性，辅助光催化技术叫如极光电催化体系。通过光电催化降解有机染料酸新材料复合等成为了人们新的研究方向。其中基于性红B(ARB)，研究复合材料的催化性能及反应氧化石墨烯及石墨烯的TiO复合材料的光催化研动力学。收稿日期：2014—10-27基金项目：国家自然科学基金资助项目(21306026)；广东省自然科学基金资助项目(10251009o0