论文部分内容阅读
自从2004年石墨烯被发现以来,关于石墨烯基纳米复合材料制备及应用的研究受到了越来越多的关注。本课题以氧化石墨烯(GO)为前驱体,通过水热法结合超声复合法成功制备了一系列石墨烯/硫化铜/硫化锌(CZS/rGO)复合材料,运用SEM、FT-IR、XRD、TGA、拉曼光谱等多种表征手段分析了复合材料的形貌、组成、结构等,并对所制备材料的光催化性能进行了研究。(1)本课题首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨,然后采用水热法制备出具有层状结构的硫化铜/硫化锌(CZS)微球,以GO和CZS为反应物采用超声复合法制备出一系列不同石墨烯质量分数的CZS/rGO复合材料,并提出了复合材料的合成机理。表征结果表明:GO成功被水合肼还原为片层状的rGO,CZS/rGO复合材料由六方相的CuS、立方相的ZnS和片层结构的rGO组成,CZS层状微球均匀的分散在rGO片层间,且接触紧密,有效阻止了rGO的团聚和卷曲。此外,本课题研究了超声复合过程中,不同反应参数对CZS/rGO复合材料形貌的影响,得到CZS/rGO复合材料制备的最佳条件:超声强度为最大超声功率(500W)的80%、超声时间为1.5h~2h、GO与水合肼的质量比为10:8、以水作为反应溶剂。(2)本课题研究了CZS/rGO复合材料的光催化性能及其光催化机理。利用紫外-可见吸收光谱分析CZS/rGO复合材料的光学性质,结果表明,CZS/rGO复合材料在紫外光区(250nm~400nm)和可见光区(450nm~780nm)均有较强的吸收,可以充分利用紫外-可见光。为了研究CZS/rGO复合材料的光催化性能,本课题以CZS/rGO复合材料作为光催化剂,在光照下降解MB溶液,实验结果表明:与单独的CZS相比,CZS/rGO复合材料具有更高的光催化活性,并且随着rGO含量的增加,复合材料对MB的吸附率和光催化降解率都显著增加。其中,CZS/rGO-4(rGO质量分数为20%)复合材料具有最优异稳定的光催化性能,光照20min,其对MB的降解率即可达到99%以上,循环使用五次,其对MB的光催化降解率仍为99.39%。