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RGO/Ag_2O/Fe_3O_4三元复合材料的制备及光催化性能研究

赵扬  
【摘要】:光催化技术的实质是利用太阳能进行化学催化反应,是一种低成本,高效率的绿色未来技术。但是,受制于光催化材料本身能带窄、光催化效率低、难以回收等特性,光催化材料没有大规模的工业应用。本课题设计并制备出RGO/Ag2O/Fe3O4复合材料,此材料既能在可见光下进行光催化,又能实现外加磁场下的磁回收。具体的内容如下:采用不同铵根溶液制备银氨溶液,通过简单的离子交换法得到出立方体、八面体和多面体三种不同形貌的纳米Ag2O光催化剂。结合XRD、SEM、UV-vis等表征手段对材料进行了分析,结果表明纳米Ag2O粒子结晶度好,纯度高。对于目标有机染色剂甲基橙进行模拟的可见光下光催化性能试验,发现立方体Ag2O的光催化性能最好,在70min左右对于甲基橙的降解率可以达到95%,且具有较好的稳定性。结合重复实验后的材料XRD分析,对于Ag2O-Ag自稳定体系的机理进行了探讨。采用水热法制备了具有超顺磁性的Fe3O4,对Fe3O4进行了巯基化修饰,并将纳米Ag颗粒负载于其表面。采用水热法制备了RGO/Ag2O、RGO/Ag、RGO/Fe3O4二元材料,并采用XRD、XPS、TEM、SEM、VSM等测试方法对材料进行了分析。结果表明,醇溶剂在一定温度下可以部分还原氧化石墨,水热法能使粒子比较均匀地负载于石墨烯表面。采用两步水热法,制备了RGO/Ag2O/Fe3O4三元复合材料,并对材料进行了XRD、 SEM、TEM、Raman、VSM、AFM等分析测试。结果表明,Ag2O以及Fe3O4成功得负载在还原石墨烯表面,三元材料的磁饱和强度为39.2emu.g-1,可以进行有效地磁回收。对三元材料进行光催化降解甲基橙的实验,由于石墨烯高的比表面积和良好的电子传导能力使三元材料有更好得吸附能力、更快的催化速率。


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