石墨烯/酞菁锰及石墨烯/二氧化钛复合材料的制备与催化性质研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wild_lynx
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金属酞菁及二氧化钛由于具有优异的光催化活性被用作光催化剂,但它们单独作为催化剂时因易发生团聚而使其催化效率不高,将其分别与氧化石墨烯(GO)及苯甲酸功能化石墨烯(BFG)复合,不仅能改善其在溶液中的分散性,还能提高其催化活性。本文制备出以共价键相连接的酞菁锰-氧化石墨烯(MnTAPc-GO)、酞菁锰-苯甲酸功能化石墨烯(MnTAPc-BFG)及二氧化钛-石墨烯(TiO2-BFG)复合材料,研究了复合材料的光催化性能。通过酰胺反应将MnTAPc负载到GO表面,制备出MnTAPc-GO复合材料,以透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及X射线光电子能谱仪(XPS)等测试方法对复合材料的结构进行了表征,结果表明MnTAPc通过共价键与GO连接。在可见光照射下用MnTAPc-GO复合材料与H202协同作用可催化降解罗丹明B,结果显示当添加GO量为10%,温度为55℃, pH为6, H202浓度为0.01mol/L时,罗丹明B的去除率在70 min高达96%。并且在IPA和NaCl存在时,复合材料的催化性能并没有受到抑制,而且其催化速率进一步增大。通过酰胺反应将MnTAPc负载到BFG表面,制备出MnTAPc-BFG复合材料,以透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)等测试方法对复合材料的结构进行了表征,结果表明MnTAPc通过共价键与BFG连接。在紫外光照射下用MnTAPc-BFG复合材料催化降解罗丹明B,结果显示与纯MnTAPc相比,MnTAPc-BFG对罗丹明B具有更高的降解率,当BFG添加量为10%, MnTAPc-10%BFG的降解率在3.5 h达到90%,这是由于BFG可以将光激发产生的光生电子迅速转移,抑制了光生电子与空穴的复合,使催化效率提高,而当BFG添加过多时,MnTAPc对光的吸收减少,从而使催化效率降低。通过溶剂热法将钛酸四正丁酯(Ti(OBu)4)与BFG反应,制备出TiO2-BFG复合材料,通过XRD和XPS对复合材料的结构进行了表征,结果表明TiO2通过共价键与BFG连接。在紫外光下用TiO2-BFG复合材料催化降解四硝基苯酚,结果显示TiO2-BFG比纯TiO2表现出更加优异的催化性能,当反应时间为4 h,BFG的添加量为10 mg,复合材料的降解率在1 h达到89%。实验证明BFG的加入能有效提高TiO2降解四硝基苯酚的催化性能。
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