【CN110038425A】一种石墨烯TiOSub2Sub光催化空气净化器【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910279714.3
(22)申请日 2019.04.09
(71)申请人 安徽工业大学
地址 243000 安徽省马鞍山市湖东路59号
(72)发明人 钱付平 曹博文 鲁进利 叶蒙蒙
王晓维 汪琪薇
(74)专利代理机构 安徽知问律师事务所 34134
代理人 平静
(51)Int.Cl.
B01D 53/86(2006.01)
B01D 53/72(2006.01)
B01D 53/44(2006.01)
B01D 46/00(2006.01)
(54)发明名称
一种石墨烯-TiO 2光催化空气净化器
(57)摘要
本发明公开了一种石墨烯-TiO 2光催化空气
净化器，属于空气净化设备技术领域。本发明中
的金属支撑网沿壳体高度方向上平行设置，将壳
体内部分割成多个隔层，且每个隔层中设有可见
光光源和石墨烯-TiO 2涂料；壳体中部沿其高度
方向上设有贯穿金属支撑网的圆台形送风风道，
该送风风道的上端封闭，下端为一通孔，且该送
风风道沿其高度方向上设有多个环形出风口，且
每个环形出风口与对应的一个隔层相连通，所述
环形出风口将空气等量的送入到对应的隔层中。
本发明通过设有一圆台形的送风风道，空气经过
送风风道上的出风口，等量的送入到隔层中，由
各隔层中的可见光光源和石墨烯-TiO 2涂料对空
气进行净化，能够有效对空气进行净化，提高净
化效率。权利要求书2页 说明书8页 附图3页CN 110038425 A 2019.07.23
C N 110038425
A
权 利 要 求 书1/2页CN 110038425 A
1.一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：包括设置在壳体(10)内部的可见光光源(11)和金属支撑网(60)，其中，所述的金属支撑网(60)沿壳体(10)高度方向上平行设置，且至少设有三个，将壳体(10)内部分割成多个隔层，且每个隔层中设有可见光光源(11)和石墨烯-TiO2涂料；所述壳体(10)中部沿其高度方向上设有贯穿金属支撑网(60)的圆台形送风风道(70)；所述送风风道(70)的上端封闭，下端为一通孔，且该送风风道(70)沿其高度方向上设有多个环形出风口(72)，且每个环形出风口(72)与对应的一个隔层相连通，所述环形出风口(72)将空气等量的送入到对应的隔层中。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述送风风道(70)的母线与底面的夹角为arctan6.67。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述送风风道(70)的上端面的直径为50mm，下端面的直径为200mm，高500mm。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述环形出风口(72)设有3个，且环形出风口(72)的宽度为20mm，其开设位置分别位于送风风道(70)高度方向的100mm、250mm和400mm；所述金属支撑网(60)设有4个，其中位于壳体(10)内部从上往下的第一个金属支撑网(60)与送风风道(70)上端相平行。
5.根据权利要求1或4所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述送风风道(70)沿其周向等间隔设有至少3个支撑柱(81)，每个支撑柱(81)垂直并贯穿金属支撑网(60)，位于每个隔层中的支撑柱(81)上设有一圆柱形搭载体(82)，该圆柱形搭载体(82)表面上设有石墨烯-TiO2涂料。
6.根据权利要求5所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述石墨烯-TiO2涂料喷涂在涂料膜上，所述涂料膜粘贴在圆柱形搭载体(82)表面和/或隔层的内壁上。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述金属支撑网(60)上负载有蜂窝式活性炭吸附材料。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述可见光光源(11)为LED灯，且LED灯设置在每个隔层的内壁上。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述壳体
(10)底部为进风口(20)，进风口(20)与轴流风机(50)之间设有HEPA过滤网(30)；所述壳体(10)顶部为出风口(90)。
10.根据权利要求1所述的一种石墨烯-TiO2光催化空气净化器，其特征在于：所述石墨烯-TiO2涂料的制备方法，其步骤为：
步骤一、取氧化石墨配置成1mg/ml的溶液，超声1-1.5h；
步骤二、取150ml-200ml的上述溶液，称取1.2g硫酸钛与60mg葡萄糖溶解于溶液中，超声1.3-1.8h，磁力搅拌12-16h；
步骤三、搅拌后的溶液转移置水热反应釜中，将其放置烘箱中，控制温度130-170℃，恒温10h，烘干后在马弗炉中缓慢升温至400-500℃，恒温2-2.5h；
步骤四、自然冷却至室温，研碎备用；
步骤五、将水、水玻璃、磷酸三丁酯、丙二醇丁醚加入烧瓶充分搅拌后加入研碎后的粉体，磁力搅拌0.4-0.8h；
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环境与材料科学技术的前沿进展刘艳艳武汉理工大学资源与环境工程
环境与材料科学技术的前沿进展 刘艳艳武汉理工大学资源与环境工程学院 资源与环境已成为当今世界发展的主题。经济与资源、环境之间的和谐发展日益广泛受到关注。如何合理利用资源、保护环境，同时促进经济的增长，这对相应学科的科学与技术提出了高要求，也已成为全球化的重要议题。2015环境与材料科学技术学术研讨会在武汉理工大学资源与环境工程学院院长宋少先教授的主持下拉开帷幕。出席开幕式的人员包括圣路易斯波多西自治大学校长ManuelVilla、武汉理工大学副校长康灿华、圣路易斯波多西自治大学物理研究所所长JoséLuisArauzLara、武汉理工大学新材料研究所所长余家国教授等，还包括武汉理工大学资环学院、理学院、化生学院、材料复合新技术国家实验室等单位百余名师生参加。研讨会主题是“环境与材料科学技术”，会议旨在为中墨两国合作搭建潜在的平台，为环境、材料、能源等多方领域交流最新研究成果提供一个交流的机会。研讨会主题围绕环境、材料、能源、地理空间科学与技术等领域进行了交流，包括1场大会报告与4组分会场报告，双方与会代表共进行37场次报告，展示了双方各自最新研究成果，探讨了环境、材料与能源等领域的发展趋势，为日后合作发展提供了机会。本研讨会获得了中国教育部、武汉理工大学以及圣路易斯波多西自治大学的大力支持。武汉理工大学康灿华副校长在研讨会开幕式上发言，希望利用本次机会充分展示该校在环境与材料科学技术领域的研究成果和特色，推动该校在该领域学科建设的发展并提升国际影响。ManuelVilla校长介绍了圣路易斯波多西自治大学的学校历史、学科结构及对外合作项目，希望两校在科研合作与学生交流等方面开展深入合作，为双方优秀学者和学生搭建良好的学术交流平台。武汉理工大学余家国教授在大会报告中介绍了用于生产太阳能燃料的石墨烯光催化材料的研究进展与发展趋势。利用太阳能转化制备太阳能燃料目前被认为是解决未来全球能源与环境问题的主要策略之一。其中利用光催化水产氢和还原二氧化碳制甲烷已经成为利用太阳光制备太阳能燃料的重要且有前景的方法，可以实现清洁、经济以及再生等生产。通常基于TiO2光催化产氢强烈依赖于触媒类型与数量，这是因为仅有TiO2不具备很高的光催化性能，需要添加Pt作为触媒，这样才能增强TiO2的光催化产氢性能，然而Pt更是稀有且昂贵的材料。因此，便宜且来源丰富的材料便成了触媒的另外选择。比如基于石墨烯的纳米复合材料作为光催化剂具备增强光催化产氢和二氧化碳还原的能力，能将太阳能转化成化学能。余家国教授对在基于石墨烯的纳米复合材料在光催化产氢和二氧化碳还原方面的设计与制造研究成果进行了介绍与分享。 圣路易斯波多西自治大学的MagdalenoMedi-na-Noyola教授作了题为“StructuralRelaxiationandAgingofGlassesandPhysicalGels:aNon-equilibriumStatisticalThermodyn amicTheory的大会报告。有一项关于非均衡液体不可逆过程的非均衡统计热力学理论被用来表述淬火液体结构与动力学的非稳态演变，该理论提出一个方案：演变时间是一个基础的变量。该方案为类玻璃材料在高填充率下的老化行为以及低密度的类凝胶材料的形成过程，方案设计符合通用情况，也符合各系统下的分子内作用过程。比如硬体系和Lennard-Jones简单液体等具体模型体系都能很好地解释这个预计方案。其定性定量准确度可以通过对比模拟和实验结果进行评估。武汉理工大学资源与环境工程学院张一敏教授作了题为“VanadiumExtractionfromVanadium-bearingCarbonaceousShaleinChina”的大会报告。钒作为
石墨烯及石墨烯光催化复合材料简介
石墨烯及石墨烯光催化复合材料简介 1.1 前言 碳材料是地球上最普遍也是一类具有无限发展前景的材料，从无定形的碳黑到晶体结构的天然层状石墨；从零维纳米结构的富勒烯到二维结构的石墨烯，近几十年来，碳纳米材料一直备受关注。而三维网状结构的石墨烯自组装水凝胶的发现[1]，不仅极大地充实了碳材料家族，为新材料和凝聚态领域提供了新的增长点，而且由于其所具有的特殊纳米结构和性能，使得石墨烯无论是在理论上还是实验研究方面都已展现出了重大的科学意义和应用价值．从而为碳基材料的研究提供了新的目标和方向。 从石墨发现至今，关于石墨烯的研究已经铺满各种期刊杂志，此外，人们对石墨烯衍生物也进行了深入研究，如氧化石墨烯、石墨烯纳米带、石墨烷、磁性石墨烯衍生物等。其中对氧化石墨烯和石墨烯纳米带的研究更为深入。氧化石墨烯是单一的碳原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。由于它在水中具有优越的分散性，长久以来被视为亲水性物质，然而，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。根据不同的碳取材来源和不同的结构，石墨烯纳米带有不同的特性，有些有金属的性质，有的具有半导体性能，从而也使得石墨烯纳米带成为未来半导体候选材料。此外，在挖掘石墨烯潜在的性能和应用方面，石墨烯的复合材料也受到了极大的关注，并且这类复合材料已在生物医学、能量储存、液晶器件、传感材料、电子器件、催化剂等领域显示出了优异的性能和潜在的应用。 总之，不断发现新的性质、衍生物、复合材料以及功能器件，极大地丰富了石墨烯的研究方向、开拓了人们的视野、拓展了石墨烯的应用领域，使得基于石墨烯的材料成为了一个充满魅力与无限可能的研究对象。
石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用-
文章编号:１００１-９７３１(２０１６)０７-０７０３４-０４ 石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用? 董倩,伍水生,马博凯,王亚明 (昆明理工大学化学工程学院,昆明６５０５０４) 摘要:石墨烯半导体复合纳米材料被视为一种最有潜力的光催化剂,由于其独特的物理化学性质在太阳能转化为化学能领域十分引人注目.石墨烯基光催化剂活性的增强机理包括光生电子-空穴对复合的减少,光吸收范围的扩大和光吸收强度的增强,表面活性位点的增加以及光催化剂化学稳定性的改善.综述石墨烯基光催化剂在能源转化如光催化分解水和CO２的光催化还原成碳氢化合物的应用并且简要分析了其活性增强的机理.关键词:石墨烯基纳米材料;光催化;光解水;能源转化 中图分类号: O６１１．４文献标识码:A DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１-９７３１．２０１６．０７．００７ ０ 引言 石墨烯,由s p２杂化碳原子组成的单层二维纳米片,是一种零带隙半导体.自从２００４年通过简单的机械剥离得到石墨烯之后[１],发现它具有优异的物理化学性质如高柔性结构[２],大表面积(２６３０m２/g)[３],高导电性和导热性(约５０００W/(m K))[４].由于这些独特的特性,导致了研究者对石墨烯的关注,并进一步探讨它在材料科学领域的潜能.石墨烯以及它的衍生物的合成方法大致包括两类: to p-down 和 bottom-u p . to p-down 的外延生长方法一般包括化学气相沉积法[５-９]和有机合成法[１０-１２],它不仅能够制造大尺寸和高品质的石墨烯同时也可调整其形态与结构[１３-１５]. bottom-u p 生长的石墨烯包括机械剥离石墨[１]二石墨电化学膨胀[１６]以及由石墨烯氧化物(GO)还原的石墨烯,虽然石墨烯来自还原氧化石墨烯不可避免地引入了含氧基团和缺陷,但这是具有大规模二低成本制备石墨烯的简单策略[１７]. 利用石墨烯的导电性能好和高比表面积,将它与半导体复合构成新型复合光催化剂一方面可以提高光生电子迁移率使光生电子-空穴对易于分离,从而加速光催化反应.另一方面大比表面积的石墨烯有助于提高污染物分子在催化剂表面的吸附能力[１８-２０].这里,我们重点评述了最近有关石墨烯光催化剂在能源转化方面的的研究.首先介绍了石墨烯复合材料在能源转化方面如光催化分解水和光催化还原CO２的应用,然后简要说明了石墨烯复合材料光催化活性增强的基本原理.１石墨烯基光催化剂在能源转化方面的应用１．１光催化分解水 吸收太阳能来分解水是生产H２和O２最洁净的的方法之一,太阳能分解水制备H２对开发无碳燃料和可持续能源系统是一种有前途的解决方案.然而这种技术的实际应用受限于无法利用可见光,量子效率低,和/或催化剂的光降解[２１].考虑到石墨烯良好的导电率和高比表面积,石墨烯作为有效的电子受体以提高光生电荷转移以及通过分离氢氧的析出位点来抑制逆向反应从而提高光催化产生H２活性(图１所示). 图１光解水在作为电子受体的石墨烯的不同位点选择性催化示意图 Fi g１Schematic illustration of selective catal y sis of water s p littin g at different sites on g ra p hene used as a conductin g su pp ort 溶胶-凝胶法合成的TiO２-５％(质量分数)g ra p hene 复合材料在紫外照射下H２的析出量(４．５μmol/h)比P２５高出２倍,可能是引入石墨烯降低了光生电子-空穴对的复合[２２-２３].通过水热法制备的P２５-RGO具有更好的性能(P２５/RGO质量比＝１/０．２,H２:７４μmol/h),水热反应导致P２５和石墨烯之间产生强相互作用,显示出比P２５(H２:６．８μmol/h)更高的活性[２４-２５].理论计算揭示了锐钛矿型TiO２的{００１}面为具有最高表面能反应面,催化结果显示紫外照射下石墨烯-暴露{００１}面的改性TiO２纳米片(石墨烯含量 ４３０７ ０２０１６年第７期(４７)卷 ?基金项目:国家自然科学基金资助项目(２１４０１０８８);云南省应用研究基础资助项目(KKSY２０１２０５０２５);昆明理工大学分析测试基金资助项目(２０１５０３５７,２０１５０３２０) 收到初稿日期:２０１５-０５-２６收到修改稿日期:２０１５-０８-０６通讯作者:伍水生,E-mail:wuss２００５＠１２６．com 作者简介:董倩(１９９０－),女,陕西宝鸡人,在读硕士,师承伍水生副教授,从事石墨烯纳米材料研究.
石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用
第３期２０１７年６月 矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES №．３ Ｊｕｎ．２０１７ 矿物材料 石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用倡 李珍1，2，杨剑波1，2，刘学琴1，2，沈毅1，2，李云国3，张寄丹3 （１．纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心，湖北武汉４３００７４；２．中国地质大学材料与化学学院，湖北武汉４３００７４；３．黑龙江省第六地质勘察院，黑龙江佳木斯１５４０００） 摘 要：以黑龙江鸡西柳毛鳞片石墨为原料制备石墨烯，重点探讨了氧化剂配比、氧化时间对氧化石墨结构 的影响，表征了氧化石墨、氧化石墨烯与石墨烯的晶体结构与形貌特征。并将石墨烯与氧化锌纳米棒阵列 （ＲＧＯ／ＺＮＲｓ）复合，研究了石墨烯浓度对石墨烯／氧化锌纳米棒阵列复合材料光催化降解性能的影响，分析 了复合材料的光降解机制。结果表明：鸡西柳毛天然鳞片石墨成功制备成单层或少层还原氧化石墨烯片，厚 度为１．１～１．３ｎｍ。石墨烯的引入有效增强了ＲＧＯ／ＺＮＲｓ复合材料光催化降解性能。当石墨烯浓度为２ ｍｇ／ｍＬ时，ＲＧＯ／ＺＮＲｓ复合材料中石墨烯的含量达到最优值，光催化性能最佳。 关键词：石墨；石墨烯；ＲＧＯ／ＺＮＲｓ复合材料；光催化降解 中图分类号：ＴＢ３８３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－００７６（２０１７）０３－００８４－０６ ＤＯＩ：１０．１３７７９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００１－００７６．２０１７．０３．０１６ Preparation of Graphene and Its Application in Photocatalytic Materials LI Zhen1，2，YANG Jianbo1，2，LIU Xueqin1，2，SHEN Yi1，2，LI Yunguo3，ZHANG Jidan3（1．Engineering Research Center of Nano－geomaterials of Ministry of Educationm，Wuhan430074，Chi－na；2．Faculty of Materials Science and Chemistry，China University of Geosciences，Wuhan430074，Chi－na；3．The Six Institute of Geology Exploration of Heilongjiang Province，Jamusi154000，China）Abstract：ＧｒａｐｈｅｎｅｈａｄｂｅｅｎｆａｂｒｉｃａｔｅｄｕｓｉｎｇＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＪｉｘｉＬｉｕｍａｏｆｌａｋｅｇｒａｐｈｉｔｅａｓｒａｗｍａｔｅ－ ｒｉａｌｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｏｘｉｄａｎｔｒａｔｉｏ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｎｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｅａｔｕｒｅｓｏｆ ｇｒａｐｈｉｔｅｏｘｉｄｅ，ｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅａｎｄｇｒａｐｈｅｎｅｈａｄｂｅｅｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＫＭｎＯ４ｄｏｓａｇｅｏｎｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅｎｗｅｃｏｍｂｉｎｅｄ ＺｎＯｎａｎｏｒｏｄａｒｒａｙｓ（ＲＧＯ／ＺＮＲｓ）ｗｉｔｈｔｈｅｇｒａｐｈｅｎｅ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎ ｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＲＧＯ／ＺＮＲｓｈａｄｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｈｏｔｏ－ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｈａｄｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ｉｔｔｕｒｎｓｏｕｔｔｈａｔｔｈｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｇｒａ－ ｐｈｅｎｅｅｘｈｉｂｉｔｅｄｏｎｅｏｒｓｅｖｅｒａｌｌａｙｅｒｓｆｏｒｔｈｅｌｅｓｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（１．１－１．３ｎｍ）．ＴｈｅＲＧＯ／ＺＮＲｓｄｉｓ－ ｐｌａｙｅｄａｎｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｄｕｅｔｏｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｏｆｇｒａｐｈｅｎｅ．Ｆｉｎａｌ－ ｌｙ，ｗｈｅｎｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｅｎｅｉｓ２ｍｇ／ｍＬ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｇａｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Key words：ｇｒａｐｈｉｔｅ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ＲＧＯ／ＺＮＲｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ 石墨在电气工业、化学工业、冶金铸造、核工业、航天工业等诸多领域中都有广泛的应用。随着石墨 倡收稿日期：２０１７－０４－１２ 基金项目：黑龙江国土资源厅项目（２０１６０２） 作者简介：李珍（１９６３－），女，山西临汾人，博士，教授，主要从事矿物材料功能化研究。 万方数据
校团-皖西学院
皖西学院2016-2017学年度研究性学习项目 结项情况一览表 一等奖： wxxyx2016015 硫化镉量子点/氧化钛薄片复合材料的制备及性能研究材化学院：陈晓华赵鹏指导教师：傅绪成wxxyx2016022 大别山茶树中茶皂素提取率的探究 材化学院：罗词俊胡李劲草陈媛媛指导教师：李林刚wxxyx2016024 具有活性位点的配位聚合物的合成及其性能研究 材化学院：陈维新刘周敏汪正权赖富根指导教师：金俊成wxxyx2016032 羟基化聚苯乙烯微球制备及其应用研究 材化学院：王恒钦义鹏吴芳指导老师：谢成根wxxyx2016043 五自由度机械手及智能控制研究 电光学院：苏娜黄凯强刘晨指导教师：李泽彬wxxyx2016045 教学楼避灾及安全疏散的研究---以皖西学院为例 建工学院：程瑞许雪峰陈飞张秋瑞徐宏燕指导教师：涂劲松wxxyx2016078 霍山石斛HPLC指纹图谱研究 生工学院：张方方张陈王惊鸿曹志杨伏宇指导教师：陈乃东wxxyx2016079 霍山石斛血清指纹图谱分析研究 生工学院：王雪荣牛清杨晓龙廖维娟薛珂指导教师：陈乃东wxxyx2016085 组培霍山石斛、铁皮石斛激素残留检测方法的构建及其含量测定研究 生工学院：李卢凡邵丹丹王美玲王朋王岭指导教师：陈乃东wxxyx2016086 江浙辐射神经毒素制备电泳与抗血清的制备 生工学院：李月董韦指导教师：韦传宝wxxyx2016111 基于手机可控的智能厨房系统 电信学院：张乐李爽钟圣旭王淼徐启源指导教师：何富贵wxxyx2016148 “美食美客”APP 机车学院：蔡云庆何宇瑶刘香环韩月茹指导教师：刘建树wxxyx2016175 流水地貌演示模型的制作与地貌过程模拟 环旅学院：欧阳凌风张晓瑶种发利吴艳指导教师：张广胜wxxyx2016176 大别山北麓丹霞地貌洞穴景观的特征及其成因研究 环旅学院：孙鹏飞孙玥张艳楠张丽指导教师：张广胜二等奖：
石墨烯的制备、表征及石墨烯氧化锌光催化剂的制备与性能研究
摘要 石墨烯的制备、表征及石墨烯/氧化锌光催化剂的制备与性能研究 石墨烯（Graphene，GR）自从2004年被发现以来，因其理想的二维晶体结构和独特的物理性能而成为研究的热点。目前，石墨烯的制备方法主要有：微机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）溶液还原法。与其它方法相比，氧化石墨烯溶液还原法具有高产量、低成本和可规模化制备等特点，有望成为规模化制备石墨烯的有效途径之一。然而在还原过程中常采用的还原剂肼和水合肼具有易爆炸性和强毒性，易对环境造成危害。因此，需要发现一种环境友好、温和且有效的方法来实现化学还原氧化石墨烯（Chemically Reduced Graphene Oxide，CRGO）的批量制备。 氧化锌（ZnO）因其无毒、成本低等优点被广泛应用于光催化的研究。氧化锌光催化剂光生电子-空穴对的快速复合是氧化锌光催化性能的主要限制因素之一，而石墨烯归因于其良好的电子传输性能和巨大的比表面积，使其成为氧化锌复合改性的理想材料。本论文的研究内容及结果如下： （1）通过简化的Hummers 法，改进的Hummers 法，加压氧化法三种不同方法制备出了氧化石墨烯。利用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜(SEM) 、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)对其化学组成和形貌进行了表征和分析。结果表明改进的Hummers 方法制备出的氧化石墨烯的具有较高的氧化程度。 （2）在水溶液中，采用具有较强还原能力和环境友好的还原剂腐植酸钠(Sodium Humate, SH)将氧化石墨烯的含氧基团成功移除，制备出稳定均匀的化学还原氧化石墨烯悬浮溶液，碳氧原子比达到3.78。这种制备方法不仅避免了有毒有害的还原剂以及表面活性剂等的添加和使用，也为化学还原氧化石墨烯的批量制备提供了一种简单且环境友好的方法。 （3）通过水热制备出石墨烯/氮掺杂氧化锌复合光催化材料，最佳的制备条件是氮掺杂量为0.4 g，氧化石墨烯和氮掺杂氧化锌的质量比为5%，水热温度为120 °C。在此条件下制备出的石墨烯/氮掺杂氧化锌复合光催化材料经过90 min 的光催化反应，亚甲基蓝的降解效率能达到95%。
基于SnO2-石墨烯的光催化及应变传感多功能涂层
文章编号:1001-9731(2018)09-09015-05 基于SnO2/石墨烯的光催化及应变传感多功能涂层? 李家兴,张东 (同济大学材料科学与工程学院先进土木工程材料教育部重点实验室,上海201804) 摘要:利用喷涂法制备了兼具光催化性能和应变传感功能的SnO2/石墨烯复合涂层三实验研究了石墨烯含量对涂层应变敏感性及SnO2光催化性能的影响三石墨烯的引入能够有效地抑制SnO2的团聚现象继而提高SnO2/石墨烯复合涂层的光催化性能三此外,SnO2/石墨烯复合涂层对应变展现出了良好的敏感性三 关键词: SnO2;石墨烯;光催化;应变传感 中图分类号: TB383.2文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2018.09.003 0 引言 当今社会,各类半导体光催化剂被广泛应用于各 个领域,并引起了人们的高度关注三其中,如何利用半 导体光催化剂对空气污染二水体污染等[1-3]热点问题提出有效的解决方案,已然成为各位研究人员所密切关 注的话题三SnO2半导体具有独特的电子结构,在外界紫外光的照射下,价带电子会吸收紫外光的能量进而 受到激发三当价带电子吸收到足够的能量,便会跃迁 至导带中形成光生电子三与此同时,在价带中会留下 相应的空穴三光生电子空穴对具有极强的氧化性,可 以把吸附在SnO2纳米颗粒表面的污染物进行光降解[4-7]三此外,当SnO2半导体纳米颗粒处于纳米尺度上时,才会显现出良好的光催化性[8-11]三然而在光催化过程中,SnO2半导体纳米颗粒的团聚以及电子空穴对的复合现象[12-13]会影响到SnO2半导体纳米颗粒的光催化性能三这两个难题大大限制了SnO2半导体纳米颗粒在光催化领域的应用;另一方面,石墨烯良好的电学性能可以有效地在光催化过程中对光生电子进行转移,防止电子空穴对的复合[14-16]三同时,石墨烯可以很好地支撑分散SnO2纳米颗粒,抑制团聚现象的出现三这两点都能有效改善SnO2的光催化性能三此外,在损伤检测二材料疲劳测试等领域,应变传感器应用广泛[17-19]三如何制备出高效的应变传感器,引起了人们的广泛关注[20-23]三由于石墨烯具有优异的力学和电学性能,利用石墨烯制备应变传感器具备着非常突出的机电性能[24-26]三基于上述理论,本文采用喷涂法制备了兼具光催化性能和应变传感性能的SnO2/石墨烯多功能涂层,研究了影响涂层光催化性能和应变传感性能的相关因素三1实验 1.1原材料 实验所用的材料主要包含纳米SnO2颗粒(平均尺寸为50~70nm),聚乙烯吡咯烷酮(PVP),来自阿拉丁试剂上海有限公司;石墨烯纳米片(GNP)C750,来自XG科学公司;甲基橙,水合肼(85％),天然鳞片石墨粉(200目),无水乙醇,来自国药集团化学试剂有限公司;不含增塑剂的改性丙烯酸酯乳液聚合物Ac-ronal?PX7026X a p,来自巴斯夫股份有限公司三1.2实验制备 实验采用喷涂法制备SnO2/石墨烯涂层,具体的实验过程如下:(1)在3个容量为1000mL的烧杯中分别加入1000mL的去离子水,然后称取1g SnO2纳米颗粒,2g石墨烯纳米片(GNP)以及2g氧化石墨烯(以天然鳞片石墨粉为原料,采用hummer法制备所得)并各自加到3个烧杯中,磁力搅拌均匀后再超声处理1h,得到浓度为1m g/mL的SnO2水溶液,2m g/mL 的石墨烯纳米片分散液和2m g/mL的氧化石墨烯分散液;(2)取6个100mL的烧杯,分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液三依次量取1.1,2.2,3.5, 5,6.7和8.6mL的石墨烯纳米片分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中,磁力搅拌均匀后再超声处理1h得到均匀分散的SnO2/GNP混合溶液三另取一个100mL的烧杯,只加入40mL的SnO2水溶液作为对照组三在7个烧杯上分别贴上标签,写上S-x％GNP(x代表石墨烯纳米片的质量分数,x＝0, 5,10,15,20,25,30,x＝0代表溶液中不含石墨烯纳米片);(3)再次取6个100mL的烧杯,分别在6个烧杯中加入40mL的SnO2水溶液三依次量取1.1,2.2, 3.5,5,6.7和8.6mL的氧化石墨烯分散液并分别加入6个装有SnO2水溶液的烧杯中,磁力搅拌均匀后再超 51090 李家兴等:基于SnO2/石墨烯的光催化及应变传感多功能涂层 ?基金项目:国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金资助项目(U1730117) 收到初稿日期:2018-03-23收到修改稿日期:2018-06-22通讯作者:张东,E-mail:zhan g dn g＠ton gj https://www.360docs.net/doc/7d16545344.html, 作者简介:李家兴(1992－),男,重庆人,在读硕士,师承张东教授,从事石墨烯应用方面研究三 万方数据
石墨烯复合材料的应用研究进展_巩金瑞2017
石墨烯是由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的二维蜂窝状材料，理论厚度仅为0.34nm，是目前发现的最薄的二维材料[1]。石墨烯具有很多优异的性能，例如：强度高达130GPa，是钢的100多倍[2]；热导率为5000W·m-1·K-1，是金刚石的3倍[3]；理论比表面积和透光率分别高达2600m2·g-1[4]和97.7%[5]；室温下载流子迁移率为15000cm2·V-1·s-1，在特殊条件下甚至高达250000cm2·V-1·s-1[6]。石墨烯独特的结构和性能使其在诸多领域得到广泛应用，因此，自从2004年石墨烯被发现以来，便在世界范围内掀起了人们对它的研究热潮。 为了更好利用石墨烯上述优异的性能，进一步扩大石墨烯的应用范围，国内外许多科学工作者将石墨烯与其他材料复合，成功制备出不同功能的石墨烯复合材料，使其在能源、环境、医学、传感器等领域得到广泛的应用。鉴于此，本文主要介绍了近年来不同类型石墨烯复合材料在各个领域的应用现状。 1石墨烯／聚合物复合材料的应用 通常采用溶液混合、熔融混合、原位聚合和浇铸成型等方法将石墨烯与聚乙烯醇、聚丙烯、环氧树脂、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等绝缘聚合物复合形成石墨烯／绝缘聚合物复合材料，也可与聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等典型的导电聚合物复合形成石墨烯／导电聚合物复合材料，使其在电容器、导热和生物应用等领域具有广阔的应用前景，这是石墨烯复合材料的一个重要研究领域。 1.1电容材料 刘建华等[7]采用化学接枝法原位合成了石墨烯／聚吡咯复合物，在该复合物中吡咯在石墨烯层片上均匀分布，石墨烯片层间的吡咯大量成链并与石墨烯层片相互连接，二者之间产生了紧密的化学键结合。结果表明，复合物的电导率为3.32S/cm，比电容可达到284F·g-1，比纯聚吡咯的比电容提高52%，具有优异的电容特性。Zhang[8]等利用原位聚合法成功制备出石墨烯／聚苯胺纳米纤维复合材料，将其作为超级电容器的电极材料时，具有很高的电导率和比容量(当电流密度为0.1A·g-1时，电容高达480F·g-1)，且 石墨烯复合材料的应用研究进展 巩金瑞1,2,詹肇麟1,虞锦洪2,沈典宇1 (1.昆明理工大学材料科学与工程学院,云南昆明650093,2.中国科学院宁波工业技术研究院,浙江宁波315201) 摘要：石墨烯具有独特的二维结构和性能，使其在能源、传感器、环境和生物等领域具有广泛的应用。为了进一步扩大石墨烯的应用范围，常将其与高分子聚合物、无机纳米粒子、碳纳米管和某些金属块体材料复合。最后，指出了石墨烯复合材料的研究方向。 关键词：石墨烯；复合材料；应用 DOI:10.14158/https://www.360docs.net/doc/7d16545344.html,ki.1001-3814.2017.06.009 中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1001-3814(2017)06-0031-05 Research Progress of Application of Graphene Composite GONG Jinrui1,2,ZHANZhaolin1,YU Jinhong2,SHEN Dianyu1 (1.Faculty of Materials Science and Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650093,China; 2.Ningbo Institute of Industrial Technology,Chinese Academy of Sciences,Ningbo315201,China) Abstract：Due to unique two-dimensional structure and performance,graphene has wide applications in energy,sensors, environment and biology and other fields.In order to furtherly expand the application of graphene,graphene was compounded with high-molecular polymer,inorganic nanoparticles,carbon nanotubes and some block gold materials.At last,the research direction of the graphere composite was pointed out. Key words：graphene;composite;application 收稿日期:2016-03-04 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51573201) 作者简介:巩金瑞（1988-），女，甘肃天水人，硕士； E-mail：gongjinrui@https://www.360docs.net/doc/7d16545344.html, 通讯作者:詹肇麟（1964-），男，教授，E-mail：zl_zhan@https://www.360docs.net/doc/7d16545344.html,
【CN110026172A】一种在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910351124.7 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 江阴利创石墨烯光催化技术有限公 司 地址 214400 江苏省无锡市江阴市申港街 道申泰路99号 (72)发明人 周微 刘向东 马跃男 (74)专利代理机构 无锡市汇诚永信专利代理事 务所(普通合伙) 32260 代理人 王闯 葛莉华 (51)Int.Cl. B01J 21/18(2006.01) B01J 37/34(2006.01) C02F 1/30(2006.01) (54)发明名称一种在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法(57)摘要本发明公开了一种在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，清洗烘干得到洁净的金属网；将酸雾直接喷射在金属网表面形成液膜，然后采用蒸馏水快速清洗，烘干后得到粗糙化的金属网；将三维石墨烯加入至无水乙醇中，然后加入钛酸正丁酯和乙基纤维素低温超声20-40min，然后升温超声10-30min，放入湿度为20-30％的烘箱内干燥1-2h，得到三维石墨烯基光催化材料；将聚丙烯酸加入至蒸馏水中搅拌均匀，均匀喷涂在金属网表面并烘干形成聚丙烯酸膜，然后将三维石墨烯基光催化材料加入至蒸馏水中，分散均匀后喷涂在聚丙烯酸膜表面形成石墨烯基光催化薄膜，恒温烘干得到镀膜金属网；将镀膜金属网放入反应釜中电极反应2-5h，得到固化石 墨烯基光催化剂的金属网。权利要求书1页 说明书6页CN 110026172 A 2019.07.19 C N 110026172 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110026172 A 1.一种在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：包括如下步骤： 步骤1，分别采用丙酮、去离子水对金属网进行超声清洗15-30min，取出后用清水冲洗数次，烘干得到洁净的金属网； 步骤2，将酸雾直接喷射在金属网表面形成液膜，然后采用蒸馏水快速清洗，烘干后得到粗糙化的金属网； 步骤3，将三维石墨烯加入至无水乙醇中，然后加入钛酸正丁酯和乙基纤维素低温超声20-40min，然后升温超声10-30min，放入湿度为20-30％的烘箱内干燥1-2h，得到三维石墨烯基光催化材料； 步骤4，将聚丙烯酸加入至蒸馏水中搅拌均匀，均匀喷涂在金属网表面并烘干形成聚丙烯酸膜，然后将三维石墨烯基光催化材料加入至蒸馏水中，分散均匀后喷涂在聚丙烯酸膜表面形成石墨烯基光催化薄膜，恒温烘干得到镀膜金属网； 步骤5，将镀膜金属网放入反应釜中电极反应2-5h，得到固化石墨烯基光催化剂的金属网。 2.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤1中超声清洗的温度为4-10℃，超声频率为200-400kHz，所述烘干的温度为110-120℃。 3.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤2中的酸雾采用稀盐酸溶液，浓度为0.001-0.004mol/L，所述酸雾在金属网表面的喷射量为5-10mL/cm2，所述烘干的温度为90-100℃。 4.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤3中的三维石墨烯在无水乙醇中的浓度为20-50g/L，所述钛酸正丁酯的加入量是三维石墨烯质量的250-550％，所述乙基纤维素的加入量是三维石墨烯质量的80-90％，所述低温超声的温度为5-20℃，频率为40-60kHz。 5.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤3中的升温超声的温度为80-100℃，超声频率为80-100kHz，所述干燥的温度为120-150℃。 6.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤4中的聚丙烯酸在蒸馏水中的浓度为30-50g/L，所述均匀喷涂的喷涂量为10-30mL/ cm2，烘干温度为130-150℃。 7.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤4中的三维石墨烯光催化材料在蒸馏水中的浓度为50-100g/L，喷涂的喷涂量为20-30mL/cm2，所述恒温烘干的温度为80-95℃，时间为1-2h。 8.根据权利要求1所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述步骤5中的电极反应的电压为5-10V。 9.根据权利要求8所述的在金属网上固化石墨烯基光催化剂的方法，其特征在于：所述电极反应的一端连接金属网，一端连接石墨基光催化薄膜。 2
石墨烯在光催化中的应用
石墨烯在光催化中的应用 1.石墨烯的介绍 石墨烯为Sp2杂化碳原子形成的蜂窝结构二维晶体材料，自2004年首次发现以来，因其良好的力学性能，热学性能，光学性能以及电学性能而备受关注。石墨烯的热传导系数5000Wm-1K-1，常温下电子迁移速率200000cm2V-1 s-1，特定条件下可达250000cm2V-1 s-1，理论上比表面积更可达一2600m2g -1。迄今为止，己经有多种方法合成石墨烯，例如机械剥离法，外延定向生长法，化学氧化还原法和自下而上有机合成法。在众多的方法之中，还原被剥离的氧化石墨烯这一方法因其低投入和规模性产出己经被证明是合成石墨烯最有效以及最可信的方法。通过修饰石墨烯表面的方法则给予了石墨烯基复合材料更优异的性能。这些石墨烯基和功能化的石墨烯基复合材料具备特有的电学性质，光学性质和生物适应性质，使得这些材料在能源存储，催化，生物传感器，分子成像以及药物传输等领域有着更广阔的应用。 1.1石墨烯/氧化石墨烯的物理化学特性 1.1.1石墨烯的物理特性 石墨烯为Spzsp杂化碳原子形成的蜂窝结构二维晶体材料，结构示意图如图1.所示，石墨烯特定的结构也为石墨烯带来了许多优异的性质。 图1.石墨烯结构示意图
机械特性:石墨烯是目前世界上发现的强度最高的物质，其硬度比钻石硬度还大，其强度比最好的钢铁还要高一百倍以上。导电性:石墨烯具有稳定的物理结构，所有碳原子之间的连接具有良好的柔韧性，当存在外力作用时，碳原子面会发生弯曲变形，但能够保持原来稳定的结构不变。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有良好的导电性。电子的相互作用:石墨烯中的电子不仅与蜂巢晶格之间有强烈的相互作用而且电子和电子之间也存在很强的相互作用。化学性质:石墨烯的化学性质与石墨相类似。 1.1.2氧化石墨烯的物理化学特性 石墨经过氧化处理后，能够形成保有石墨层状结构的氧化石墨，氧化石墨经过超声剥离后形成氧化石墨烯。氧化石墨烯可以看作是在石墨烯单片上引入了许多氧基官能团的材料。氧化石墨烯颜色为棕黄色，常见形态有粉末状、片状以及溶液状。氧化石墨烯一直被当作一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。因氧化石墨烯含有丰富的官能团，所以具有良好的亲水性，在水中具有优越的分散性。但是，今年相应实验结果表明，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从片层边缘至片层中央呈现亲水至疏水的特性分布。 2.光催化降解污染物 近年来，许多研究都在致力于解决源于城市和农业生产生活废水中有机污染物的处理问题，许多催化相关的技术也都被用于环境保护中。光催化因其对环境保护所起的作用（如空气清理，消毒，危险废物治理和水质净化等)成为科学研究的热门对象。石墨烯的优异性能使得石墨烯基半导体复合材料在光催化领域拥有广阔的应用空间，石墨烯基半导体复合材料己经被广泛应用于降解有机物的试验中。这些复合材料通常有较强的染料吸附能力，更宽的光谱吸收范围和更强的电子一空穴对分离能力。例如，将P25 Ti02-Graphene用于光催化实验。这种复合材料对亚甲基蓝(methylene blue } MB)在紫外光和可见光下的降解比纯P25颗粒具有更好的光催化效果。如图2.1所示，MB染料分子在溶液中通过卜兀共扼键与石墨烯负载并接触Ti02，因此与纯P25颗粒对比，P25 Ti02-Graphene 对染料吸附的效果大大增强。与此同时，更宽的光响应范围和更强的电子一空穴对分离能力同样使得P25 Ti02-Graphene较纯P25颗粒有更好的光催化效果。另
石墨烯在光催化中应用
石墨烯在光催化中应用 摘要：石墨烯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，研究者们用石墨烯与光催化材料复合，改善其光催化性能，这已成为新型光催化材料的研究热点之一。本文阐述了近年来国内外对于石墨烯在光催化反应中应用的研究动态和主要成果，介绍了石墨烯提高光催化效率的方法，重点介绍了石墨烯在复合、包覆和自身参与光催化反应3 个方法中的具体应用，提出通过石墨烯与某些特定的光催化材料复合而改变其禁带宽度，可为今后通过石墨烯调节其它半导体材料的禁带宽度提供有力的理论和实验依据。 能源短缺和环境污染是当前人类社会面临的两大棘手问题，直接利用太阳能解决全球性的能源和污染问题越来越受到人们的重视。光催化反应可以将太阳能转化为高密度的电能和化学能，而且可以直接用于污染物（特别是有机污染物）的降解。因此，光催化在解决当今社会能源短缺和环境污染问题方面具有巨大潜力。 1972 年Fujishima 和Honda 在Nature 杂志上报道了以TiO 2 为光催化剂进行紫外光光照分解水的研究工作[1]，开辟了光催化实际应用的新纪元。自此，人们对光催化材料进行了一系列研究。当前的新型光催化材料的研究工作主要集中在减小禁带宽度和激发电子-空穴复合概率这两方面的工作。 BiVO4，具有2.4 eV的带隙，是可见光响应的光催化剂之一。单斜晶系，白钨矿BiVO4的表现出高的活性，不仅对从硝酸银水溶液的解决方案的光催化析氧，而且还会内分解化合物，如壬基酚，在可见光照射下的光催化降解。 石墨烯（graphene）是一种由 sp2杂化的碳原子以六边形排列形成的周期性蜂窝状二维新纳米材料，其厚度只有 0.335 nm。2004 年曼彻斯特大学物理学教授 Geim和Novoselov 等首次制得了石墨烯。石墨烯的理论比表面积高达 2600 m2/g，具有突出的导热性能和力学性能[17]，特别是在室温下具有较高的电子迁移率[250000 cm2/( V? s)]。此外，它还具有半整数霍尔效应、独特的量子隧道效应、双极电场效应等一系列性质。尤其是其优良的导电性能和巨大的比表面积，为解决光催化反应中的瓶颈问题提供了可行途径。由于具有光催化性能的材料大部分为半导体材料，所以本文着重介绍石墨烯在提高半导体材料光催化反应效率方面的应用。 2 石墨烯提高光催化效率的方法 石墨烯提高光催化效率的方法主要3种，即复合法、包覆法和石墨烯自身参与光催化反应。现分别介绍如下。 2.1 复合法 将石墨烯与光催化材料复合是提高光催化效率的常用方法。其中与石墨烯复合的半导体 材料以TiO 2、Bi 2 WO 6 （简称 BWO）等居多。Li等阐明了还原型石墨烯（graphene reduced, 简 称GR）作用于TiO 2 提高其光催化效率的机理，如图 1 所示。
石墨烯TiO2二元复合光催化剂的制备及性能研究
本科生专题实验报告 题目石墨烯/TiO2二元复合光催化剂的制备及性能研究学生姓名王守鹏 指导教师刘辉 学院化学化工学院 专业班级化工1102 学号1505110504 2015年1月
目录 摘要： (3) 关键词 (5) 第1章文献综述 (6) 1.2 二氧化钛简介 (6) 1.2.1二氧化钛晶体结构 (7) 1.2.2 二氧化钛光催化原理 (7) 1.2.3 二氧化钛的应用 (9) 1.3石墨烯 (10) 1.3.1 石墨烯简介 (10) 1.3.2 石墨烯的性质 (10) 1.3.3 石墨烯的制备 (11) 1.4 二氧化钛光电催化性能的研究概述 (13) 第2章实验部分 (14) 2.1 实验试剂及设备 (14) 2.1.1 实验试剂 (14) 2.1.2 实验设备 (15) 2.2实验方案 (15) 2.2.1 氧化石墨烯的制备 (15) 2.2.2石墨烯/TiO2二元复合光催化剂的制备 (16) 2.2.3 光催化性能测试 (16) 2.3 结果与讨论 (18) 2.3.1 不同石墨烯含量的石墨烯/TiO2光催化性能 (18) 2.3.2 不同水热温度下制备的石墨烯/TiO2光催化性能 (18) 总结 (19) 参考文献 (20)
石墨烯/TiO2二元复合光催化剂的制备及性能研究 (王守鹏化工1102班指导老师：刘辉) 摘要： 重金属的水污染已经引起了全球环境的关注要点。从水溶液中去除重金属离子的处理技术有离子交换、反渗透、膜分离、化学沉淀和吸附。随着材料科学的发展，光催化材料在治理污染中具有越来越重要的作用。 近年来，光催化技术发展迅速，光催化剂利用太阳能可以将有机或无机污染物降解为无害物，而且反应条件温和、设备简单。TiO2是一种常用的光催化剂，具有催化活性高、化学和光稳定性好、安全无毒和廉价易得等优点，因而广泛用于有机污染物降解、消毒灭菌和自清洁等领域。但是，作为一种n型半导体，TiO2能带隙较宽，使其只能被太阳光中少部分的紫外光所激发，因而大大限制了TiO2光催化技术的实际应用。为了将TiO2光响应范围扩展至可见光区，人们对其进行
TiO2氧化石墨烯复合材料的合成及光催化性能研究
TiO2氧化石墨烯复合材料的合成及光催化性能研究 以自制氧化石墨、钛酸丁酯为主要原料，用溶胶-凝胶法制备了TiO2/氧化石墨烯(TiO2/GO)复合材料，采用TEM、XRD对其进行表征。以活性艳红X-3B溶液为模拟废水，研究了该复合材料的光催化降解性能，考察了氧化石墨烯含量、染料初始浓度、催化剂用量等因素对其光催化降解率的影响。 结果表明：氧化石墨烯片层上均匀负载着锐钛矿型的TiO2球形颗粒，粒径在10 nm左右;当TiO2/GO复合材料中加入的GO含量为100 mg时光催化活性最好，比相同条件下纯TiO2和TiO2与氧化石墨物理混合物的光催化活性有明显提高;相同条件下，降解率随溶液初始浓度的升高而降低，催化剂用量存在最佳值，100 mg/L的活性艳红X-3B溶液，催化剂用量的最佳值为0.8 g/L，反应60 min后其降解率可达96%。 纳米TiO2具有化学性质稳定、耐光腐蚀及较强的光催化氧化能力等优点，被广泛应用于光催化降解各种污染物，引起了众多研究者的重视。但纯TiO2存在光催化量子效率低的问题。氧化石墨烯(GO)具有非常优越的吸附性能，能与许多金属和金属氧化物复合得到性能优异的复合材料，因为GO碳层上富含环氧基、羟基、羧基等官能团，为GO 提供
了反应活性点，同时这些含氧官能团的亲水性使其能在水中形成稳定的胶状分散体系，对于提高GO 复合材料在水中的分散性极其有利。 真空技术网(https://www.360docs.net/doc/7d16545344.html,/)发布的此文利用GO与TiO2复合来提高纳米TiO2 的光催化活性。对TiO2/氧化石墨烯(TiO2/GO)复合材料的微观结构和形貌进行了表征，并以活性艳红X-3B 为处理对象，研究了不同条件对这种复合材料光降解性能的影响。 1、实验部分 1.1、试剂及仪器 1.1.1、试剂钛酸丁酯(简称TBOT，CR，天津福晨化学试剂厂)、天然石墨(80 目)，其他主要试剂有浓硫酸(H2SO4)、高锰酸钾(KMnO4)、30%过氧化氢(H2O2)、无水乙醇(EtOH)、盐酸(HCl)，均为市售分析纯，活性艳红X-3B 为市售，实验用水为二次蒸馏水。 1.1.2、仪器JEM-2010 型透射电镜，日本JEOL公司;D8 Advance 型X 射线粉末衍射仪，德国Bruker 公司;TU-1810 型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公 司;85-1型恒温磁力搅拌器，常州国华电器有限公司;80-2型离心沉淀机，巩义市英峪予华仪器厂;SB25-12DT型超声清洗器;马弗炉;GYF型400W高压汞灯，飞利浦亚明照明有限公司。