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《天津大学》 2016年
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卟啉复合石墨烯光催化剂的制备及性能研究

朱娇  
【摘要】:二维碳材料石墨烯具有优异的导电性能,而且比表面积大,在光催化中应用广泛。作为光催化剂的一部分,它不仅能够提供丰富的比表面增大反应物与活性位的接触,优良的导电性增大光催化过程中电子的传递速率,而且在复合物的制备过程中可以作为表面活性剂使用,既减少自身的团聚,也减少负载化合物的团聚。氧化亚铜(Cu_2O)是具有直带隙的窄带隙光催化材料,禁带宽度为2.2eV,能够吸收可见光,但是稳定性不佳。本文介绍了一种新型的光催化材料卟啉类化合物氯化血红素Hemin。卟啉类化合物能够大范围吸收太阳能中的可见光,而且结构具有可调变性,在光电领域应用广泛。实验发现,Hemin在光催化降解亚甲基蓝(methylene blue,MB)溶液中具有一定的活性,复合石墨烯之后活性显著增大,这主要得益与石墨烯强烈的吸附作用。以水合肼作还原剂,探索复合物RGO-Cu_2O的制备条件,研究了还原温度、水合肼用量、还原时间对Cu_2O制备和对氧化石墨烯还原的影响。XRD、FT-IR、SEM等测试结果表明,在长时间反应下,液相法原位制备RGO-Cu_2O的温度不能太高,水合肼的用量对Cu_2O是否能够生成具有重要影响。在相同条件下,复合物中石墨烯各基团的还原情况差异显著。研究结果表明,氧化石墨烯中羟基(—OH)较其他基团,如羧基、羰基、环氧基更难还原。光催化活性测试结果表明,Cu_2O和RGO-Cu_2O对MB的光催化活性与Hemin相当。实验中相同条件所制备的三元复合物RGO-Hemin-Cu_2O的光催化活性明显增强,较二元复合物RGO-Cu_2O、Hemin-Cu_2O分别提高了18%和3.3%。另外,H_2O_2对光催化反应有促进作用,在光催化体系中加入H_2O_2之后,活性迅速增强。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O643.36;O644.1

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【参考文献】
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