石墨烯量子点tio2纳米线复合材料的制备及其光催化性能

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1、石墨烯量子点/TiO2纳米线复合材料的制备及其光催化性能繡MM平顶山学院化学与环境工程学院郑州大学化学与分子工程学院摘要：采用可控的电泳沉积法制备了结合力强、光催化效率高的石墨烯量子点(GQDs)修饰的TiO2纳米线(TNWs)壳核结构复合材料。在模拟太阳光下，GQDs/TNWs壳核结构复合材料光催化还原Cr(VT)的反应速率较纯TNWs提升了48%,其光催化活性提升的主要原因可归结为:GQDs作为敏化剂提高复合材料的光谱吸收能力;GQDs超好的导电性促进界而间光生电子的传输;核壳结构使GQDs与TNWs两相间具有最大的接触面积，进一步促进载流子的分离

2、。GQDs/TNWs壳核结构复合材料不仅展现出较强的还原Cr(VI)能力，而且对新型层状光催化材料的设计提供了新的思路。关键词：石墨烯量子点;TiO2纳米线;光催化性能;作者简介：李松田(1963-)，男，教授，主要从事光催化材料制备与应用研究。E-mail:lisongtian@126.com收稿日期：2017-04-10基金：河南省科技计划项目(172102210429)资助Preparationandphotocatalystpropertiesofgraphenequantumdots/Ti02nanowirecompositematerial

3、GAOHangDUPeng-weiSHENGPeng-taoLIWei—liLISong-tianPingdingshanUniversity;Abstract：Anovelshell/corenanocompositeofgraphenequantumdots(GQDs)modifiedTi02nanowirearrays(TNWs)wasfabricatedusingcontrollableelectrophoreticdepositionmethodwithhighbindingpowerandenhancedphotocatalyticeffi

4、ciency.ComparewithpureTNWs,thephotocatalyticactivitiestoreduceaqueousCr(VI)ofshell/coreGQDs/TiO2NWsincreasesby48%undersimulatedsunlight.Themainreasonsareasfollows,GQDsserveasphotosensitizerforenhancingspectralabsorptionofcomposite,theexcellentconductivityofGQDsacceleratesefficie

5、nttransportofphoton-generatedelectrons,theshell/corestructuremaximizestheinterfacialcontactbetweenTiO2andGQDswhichfurtherretardstherecombinationrateofphoto-inducedchargecarriers.Thisnovelshel1/corenanostructurecanhencenotonlyexhibitagreatpotentialforthereductionofCr(VI),butalsoo

6、fferablueprintforthefuturedesignofphotocatalysts.Keyword：graphenequantumdots;Ti02nanowire;photocatalystproperties;Received：2017-04-10六价铬(Cr(VI))是常见的重金属污染物之一，主要來源于皮革鞣制、油漆制备、电镀及铬盐生产，其毒性是三价铬的300多倍，且在环境中可以稳定存在，具有较强的致癌性和致畸性。美国饮用水标准规定，饮用水中Cr(VI)的安全浓度为10pg/L以下U1。目前，去除Cr(VI)的常用方法有物理吸附、离

7、子交换、化学沉淀、电沉积、溶剂萃取、反渗透及光催化还原等。其中，直接利用太阳能的光催化还原技术具有高效、绿色等优点，应用前景乐观m。在诸多半导体材料中，Ti02纳米材料具有电学性能好、电子速率高、化学性质稳定等优点，因此得以广泛应用m。打02的三种晶型中以锐钛矿型光催化活性最佳。另外，采用水热法制备的一维单晶锐钦矿型TNWs可提供直接的电子传输路径，提高光生电子的传输速率，进而提高光电设备的性能Ill。由于TiO2具有较宽的带隙(3.2eV),只有在紫外光谱范围内才具有光催化活性，因而在实际应用屮受到了一定的限制。因此，扩展Ti02纳米材料的光谱响应范

8、围及光谱吸收能力显得尤为重要。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的具有蜂窝状结构的二维材料，具有