硫化物半导体/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘凤珍 |
| 学位类别 | 工学博士 |
| 答辩日期 | 2014-05-28 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 导师 | 杨生荣 ; 邵鑫 |
| 关键词 | 石墨烯 金属硫化物 溶剂热 光催化 Graphene Metal sulfides Solvothermal synthesis Photocatalytic |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 本论文采用Hummers法制备了氧化石墨烯，以几种简便的方法合成了硫化物半导体/还原氧化石墨烯复合材料，对其形貌、组成及结构进行了表征分析，并以罗丹明B为模型污染物研究了硫化物半导体/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料的催化性能和催化机理。主要工作及研究成果如下： 1. 采用Hummers法以天然鳞片状石墨粉为原料，制备出氧化石墨溶液，然后进行超声剥离得到氧化石墨烯，并对其进行了XRD、SEM、TEM和Raman等一系列测试。测试结果表明：制备出的氧化石墨烯是多层结构，经延迟氧化时间、降低反应温度改良后的Hummers法可制备出层数减少、片层面积增大的氧化石墨烯，在一定程度上提高了材料的催化活性。 2. 采用不同的合成方法，不同的溶剂，以氧化石墨烯、镉盐以及硫源为原料制备出了 CdS/rGO 复合材料，并对所得产物进行了一系列表征。测试结果表明：复合物中的氧化石墨烯被还原，硫化镉纳米粒子分散在还原氧化石墨烯的片层上。对CdS/rGO光催化剂在可见光(λ ≥ 420 nm)条件下光催化降解有机污染物进行了研究，研究结果表明：CdS/rGO 的活性比单纯 CdS 催化剂的活性高。并以罗丹明 B为模型污染物研究了 CdS/rGO纳米复合材料的催化性能和催化机理。同时，探讨了制备方法、产物形貌和污染物类型对 CdS/rGO 纳米复合材料的催化性能的影响，催化结果表明：采用溶剂热法所制备的CdS/rGO纳米复合材料对罗丹明B具有良好的吸附和催化降解作用。 3. 采用溶剂热合成方法，以乙二醇为溶剂，氧化石墨烯、镉盐、锌盐、铋盐以及硫源为原料制备出Cd1-xMxS/rGO复合材料，并对所得到的产物进行了一系列表征。测试结果表明：复合物中的氧化石墨烯被还原，Cd1-xMxS纳米粒子分散在还原氧化石墨烯的片层上。对 Cd1-xMxS/rGO光催化剂在可见光(λ≥420 nm)条件下催化降解有机污染物进行了研究，研究结果表明：Cd1-xMxS/rGO的活性比CdS/rGO催化剂的活性高。 4. 采用溶剂热合成方法，以乙二醇为溶剂，以氧化石墨烯、硝酸锌以及硫脲为原料制备出ZnS/rGO复合材料，并对所得到的产物进行了一系列表征。测试结果表明：复合物中的氧化石墨烯被还原，ZnS纳米粒子均匀分散在还原氧化石墨烯的片层上。并以罗丹明B为模型污染物研究了 ZnS/rGO纳米复合材料的催化性能，催化结果表明：所制备的材料对罗丹明B催化降解作用不明显。 5. 采用溶剂热合成方法，以乙二醇为溶剂，以氧化石墨烯、镉盐、锌盐、铋盐以及硫脲为原料制备出 Zn1-xMxS/rGO复合材料，并对所得到的产物进行了一系列表征。测试结果表明：复合物中的氧化石墨烯被还原，Zn1-xMxS 纳米粒子分散在还原氧化石墨烯的片层上。并以罗丹明B为模型污染物研究了Zn1-xMxS/rGO 纳米复合材料的催化性能，催化结果表明：所制备的Zn1-xMxS/rGO复合材料对罗丹明B具有良好的吸附和催化降解作用。 6. 对比采用溶剂热法所制备的几种催化剂，Cd0.9Bi0.1S/rGO 的光催化活性优于Cd0.9Zn0.1S/rGO；Zn0.9Bi0.1S/rGO的光催化活性优于Zn0.9Cd0.1S/rGO；Cd0.9Zn0.1S/rGO的光催化活性优于Zn0.9Cd0.1S/rGO。 |
| 学科主题 | 材料科学与物理化学 |
| 公开日期 | 2014-11-21 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/6746]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_固体润滑国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘凤珍. 硫化物半导体/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化性能研究[D]. 中国科学院大学. 2014. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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