石墨烯-二氧化鈦復(fù)合材料的光催化和性能表征課件

石墨烯——二氧化鈦復(fù)合材料

--光催化的性能表證劉尚鵬0708024201光催化一：什么是光催化？光催化是一種在光的照射下自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，就像植物的光合作用中的葉綠素。光催化在太陽光或室內(nèi)熒光燈的照射下能發(fā)揮分解甲醛、苯等有機(jī)污染物，抗菌、防霉、凈化空氣等功能，具有強(qiáng)大的空氣凈化作用。經(jīng)美國FDA認(rèn)證，光催化中主要原料二氧化鈦可以作為食品添加劑，使用非常安全，光催化氧化分解能力比碳纖維、臭氧更強(qiáng)，其空氣凈化等作用強(qiáng)大，由于只是提供了反應(yīng)的場所，而本身不參與化學(xué)反應(yīng)，因此其作用效果非常持久，沒有二次污染。

二氧化鈦的優(yōu)缺點(diǎn)1：二氧化鈦的優(yōu)點(diǎn)；A：在二氧化鈦摻雜氮，或者過渡金屬能夠減小二氧化鈦的光學(xué)帶隙，但是單獨(dú)摻雜會(huì)使得光激發(fā)的電荷局域化并阻礙電化學(xué)反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。B:

二氧化鈦是用來生產(chǎn)燃料電池中所需氫氣的一種常用的光催化劑，它是一種光活性材料，在環(huán)境和能源領(lǐng)域中充當(dāng)重要的角色，它不僅能夠利用太陽能把水分解成氫氣和氧氣，從水中制氫，可作為清潔燃料，而且可以用于有機(jī)污染物的降解，具有高效率和潛在的廣泛應(yīng)用性，成為能從環(huán)境中降解并除去有毒化學(xué)污染物的最有效途徑之一。

2：二氧化鈦的缺點(diǎn)；A:

由于二氧化鈦的帶隙為3.2eV只能吸收太陽光譜中的紫外部分，而這部分只占太陽光能量的5%左右，所以不能充分的利用太陽能三：目前常用的二氧化鈦光催化復(fù)合材料二氧化鈦+石墨二氧化鈦+碳納米管二氧化鈦+富勒烯1:石墨烯就是單層的石墨片層，如圖所示。石墨烯是呈二維結(jié)構(gòu)的，但實(shí)際上并不是平坦的，而是波狀的。在一個(gè)兩層體系中，這種起伏不是很明顯，在多層體系中會(huì)完全消失。石墨烯中每一個(gè)碳原子與周圍的三個(gè)碳原子之間以特殊的單鍵相連，剩余的一個(gè)電子可以自由移動(dòng)，因此石墨烯是可以導(dǎo)電的。從某種程度上理解，可以認(rèn)為，整個(gè)石墨烯片層形成一個(gè)大π鍵。2:碳納米管的主體管部分可以看作是由一部分石墨烯片層卷曲而成，兩端各由半個(gè)富勒烯封口。3:富勒烯是由石墨烯上的一部分彎曲成足球狀得到的，它是由60個(gè)碳原子以20個(gè)六元環(huán)和12個(gè)五元環(huán)連接而成的具有30個(gè)碳碳雙鍵（C=C）的足球狀空心對(duì)稱分子，分子剩余的電子在球狀分子中形成大π鍵，因此富勒烯有芳香性。由上圖可以看出富勒烯分子籠狀結(jié)構(gòu)具有向外開放的面，而內(nèi)部卻是空的，這就有可能將其他物質(zhì)引入到該球體內(nèi)部，這樣可以顯著地改變富勒烯分子的物理和化學(xué)性質(zhì):5：有以上石墨烯與碳納米管、富勒烯、石墨的聯(lián)系和區(qū)別可以設(shè)想把二氧化鈦和石墨烯復(fù)合做光催化材料1：用二氧化鈦和石墨烯復(fù)合做光催化材料可以使得

由于二氧化鈦的帶隙為3.2eV只能吸收太陽光譜中的紫外部分，而這部分只占太陽光能量的5%左右，所以不能充分的利用太陽能:2：單層石墨烯薄片可以吸收2.3%的可見光

3：用二氧化鈦和石墨烯復(fù)合做光催化材料可以彌補(bǔ)二氧化鈦?zhàn)鞴獯呋瘎┲挥米贤夤獾娜秉c(diǎn)，使得在可見光下就可以進(jìn)行光催化：四：怎樣實(shí)現(xiàn)二氧化鈦和石墨烯復(fù)合做光催化材料水溶凝膠法，水溶發(fā)例：濃硫酸、高錳酸鉀為氧化劑，將石墨粉氧化成氧化石墨，采用超聲剝離的方法將氧化石墨剝離成氧化石墨烯，把氧化石墨烯與鈦源混合，通過液相反應(yīng)制備出氧化