氧化石墨烯氧化锌基复合材料的制备及其光催化性能研究

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1、万方数据学校代号：10536学号：11111020979密级：公开长沙理工大学硕士学位论文氧化石墨烯／氧化锌基复合材料的制备及其光催化性能研究学位申请人姓名遄型!绫指导教师睦佳壁副数援所在学院物理兰电壬抖堂堂暄专业名称挝抖堂论文提交日期2Q!垒生垒旦论文答辩日期2Q!垒生5旦答辩委员会主席谭亮教授万方数据PreparationandPhotocatalyticPropertyofGrapheneOxide／ZincOxideBasedCompositesbyXIEXiaodilIIIIIi111IIIilIII111Y2756189B．E．(HunanUnivers

2、ityofHumanities，Science＆Technology)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringMaterialogylnChangshaUniversityofScience＆TechnologySupervisorProfessorChenChuanshengApril，2014万方数据长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注

3、引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：绵u、评日期：肋忙年岁月50B＼l学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本论文收录到《中国学位论文全

4、文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密团(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：跞心、释日期：渺，垆年亡月弓D日导师签名：带、佬盐日期：秒，妙年乡月刁。日万方数据摘要ZnO的带隙与Ti02相似，且成本低，无毒，是具有很好工业前景的半导体催化剂。然而，ZnO能带宽、光生电子一空穴对(e'-h+)易复合，制约其实际应用。石墨烯是由单碳原子紧密堆积而成的二维单层或几层的纳米材料，其独特而优异的导电性能和巨大的比表面积，能阻止纳米催化的团聚、增加催化材料的比表面积，以及降低光生载流子的复合，提高纳米催化

5、剂的催化效率。针对氧化石墨烯(GO)／ZnO催化剂复合过程中存在的问题，提高氧化石墨烯(GO)／ZnO复合材料的光催化性能，本论文提出了3种方案：(1)使用Na3C世1507为纳米颗粒控制剂，控制负载在石墨烯上的ZnO纳米颗粒大小，通过增加ZnO纳米颗粒的表面积达到提高性能的目的；(2)在能带结构工程的基础上，通过镁掺杂改变ZnO的能带结构，拓宽ZnO的光谱响应范围，提高GO／ZnO复合体的光催化活性；(3)利用窄带隙半导体Bi203的优异性能，构建Bi203一ZnO异质结提高载流子的分离率和拓宽光谱响应范围，获得高效GO／ZnO基可见光催化材料。主要研究结果如下：

6、(1)以GO和Zn(CHscoo)2为原料，Na3C6H507为表面活性剂，通过共沉淀法制各GO／ZnO复合材料，使用x射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等方法表征GO／ZnO复合材料的结构及形貌，并分析其光催化活性。实验结果表明，GO能均匀负载ZnO纳米颗粒，且能控制ZnO纳米颗粒的大小。Na3C6Hs07用量对ZnO纳米颗粒的大小有较大影响，当NasC6HsO，含量为0，2mmol时，GO负载的ZnO颗粒大小约为5nm。光催化实验表明，石墨烯片上ZnO纳米颗粒大小和GO含量对GO／ZnO复合材料的光催化性能有较大影响。当ZnO颗粒大小为5

7、nm，GO在复合材料中含量为0．51％时，获得样品催化性能最好，在紫外光下，复合材料120min内能完全降解溶液中的甲基橙。(2)以GO、Zn(CI-hCOO)2和Mg(CHsCOO)2为原料，C2HsOH为溶剂，C2H204为沉淀剂，使用共沉淀法制备了镁掺杂氧化锌／氧化石墨烯(GO／Mg。Znl．xO)复合材料，利用XRD、X射线光电子能谱(XPS)、SEM和TEM等表征GO／Mg。Znl．。0复合材料的结构及形貌，并分析了光催化性能。实验结果显示，GO能负载Mg。Zn,。O纳米颗粒，镁掺杂改变了ZnO的能带，将ZnO的能带带隙从3．26eV扩宽到3．44eV