摘 要

近年来，利用石墨烯独特的电学性质及高比表面积对一些材料进行修饰，能制备性能更好的复合新材料，这成为材料学研究热点。石墨烯-TiO₂复合材料具有优良的光催化性能，人们发现石墨烯与TiO₂复合可以明显提高其光催化效率。

本实验以细鳞片石墨为原料，采用 Hummers 法制备氧化石墨，经超声波振荡得到氧化石墨。以钛酸丁酯为母体，采用溶胶-凝胶法，在一定条件下，经水解缩聚反应，形成具有特定空间网络结构的醇凝胶。溶胶后，再放入烘箱中烘干，分别在400°C，500°C,600°C下煅烧，制得二氧化钛。在氧化石墨中加入水合肼回流制得石墨烯材料。用上述TiO₂与石墨烯采用溶胶-凝胶法制备石墨烯/ TiO₂ 复合材料。在紫外光照射下，分别以石墨烯/TiO₂复合材料及TiO₂ 为催化剂，在甲基橙溶液中进行光催化降解，结果显示，在相同条件下，石墨烯/ TiO₂ 光催化性能明显高于的TiO₂，500°C时，石墨烯/ TiO₂复合材料催化性能明显较其他温度好,降解率可达89.2%。500°C时 TiO₂的降解率可达68.5%。

关键词:石墨烯/TiO₂ 复合材料; 光催化; 溶胶-凝胶

Abstract

In recent years，graphene has become a research focus because of its unique electrical properties and high specific surface area． TiO₂-graphene composite has 　attracted widely attention because of its excellent photocatalyt -icactivity-icactivity，Scientists found that graphene and TiO₂ Composite can obviously improve its light Catalytic efficiency。

In this experiment ，Graphite oxide is prepared by Hummers method，Using etrabutyl titanate as precursor, sol - gel method, under certain conditions, the hydrolysis and condensation reactions to form an alcohol gel having a specific spatial network structure. After sol, and then placed in an oven drying were calcined at 400 ° C, 500 ° C, 600 ° C, can get the prepared titanium dioxide. Hydrazine hydrate under reflux to obtain graphene oxide material is graphite. The above-described TiO₂ graphene prepared by sol - gel method can get Graphene / TiO₂ composites. Under UV irradiation, respectively Graphene/TiO₂ and TiO₂ composite catalyst, photocatalytic degradation of methyl orange solution, the results show that under the same conditions, the graphene / TiO₂ photocatalytic properties of TiO₂ significantly higher , 500 ° C, the graphene / TiO₂ catalytic composite performance was better than the other temperature, the degradation rate of 89.2%. 500 ° C when the degradation of TiO₂.rate of up to 68.5%.

Key words:graphene/TiO₂ composites; Photocatalytic ; sol-gel

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2石墨烯-二氧化钛光催化材料的研究背景 2

1.3石墨烯的性质 3

1.4石墨烯二氧化钛的光催化作用机理 3

1.5新型光催化材料的研究进展 4

1.6本论文的主要研究内容和研究意义 4

第2章 实验方案与测试分析方法 6

2.1 实验方法 6

2.2氧化石墨、石墨烯、石墨烯/TiO₂复合材料 6

2.2.1 氧化石墨 6

2.2.2 石墨烯 7

2.2.3 石墨烯/TiO₂复合材料 7

2.3 表征、测试方法 8

2.3.1 X射线衍射分析（XRD） 8

2.3.2 光催化活性测定 9

第3章 石墨烯/TiO₂复合材料的制备 11

3.1引言 11

3.2实验部分 11

3.2.1石墨烯的制备 11

3.2.2二氧化钛的制备^[33] 13

3.2.3 TiO₂-石墨烯复合材料的制备 15

3.3表征分析及结论 17

3.3.1 氧化石墨X射线分析 17

3.3.2 石墨烯X射线分析 18

3.3.3石墨烯/ TiO₂复合材料 XRD 图谱 18

第4章 光催化活性测试 20

4.1光催化降解亚甲基橙 20

4.2分别用TiO₂、石墨烯/TiO₂作催化剂降解甲基橙 20

4.3小结 24

第5章 结论 25

参考文献 26

感谢 28

第1章 绪论

1.1引言

石墨烯介绍：石墨烯（Graphene）是近年来人们发现和合成的一种新型二维平面纳米材料，由于其优良的导电性能和巨大的比表面积，研究人员使用石墨烯复合光催化材料,提高其光催化性能,它已成为一个新型光催化材料的研究热点之一。它具有广阔的应用前景，基于石墨烯的复合材料是石墨烯在储能、LCD、电子学、生物医学、传感器、光学、催化剂载体等领域中应用的重要领域。^[1]

石墨烯的独特性能及其巨大的潜在应用价值一开始就引起了各国政府和相关企业的普遍关注．美国、欧盟、英国、法国、韩国等已投入巨资开展石墨烯的基础研究并对石墨烯产业进行培育．中国近年重点关注石墨烯并且这也列入国家重点基础研究和高技术发展计划也即973 计划和863计划，^[6]进行重点支持。