摘要
为了掌握TiO2形貌对去除污水中有机污染物的光催化活性影响，并进一步解决TiO2的光辐射响应区域窄及自身光生电子-空穴易复合的难题，以提高对被降解物的氧化还原效率和速率的目的开展了以下一系列试验。首先，通过原位生长法结合化学刻蚀原理制备出比表面积大的杯状形貌的TiO2，此外利用简单的水热法合成(001)-TiO2和(100)-TiO2两种片状结构的颗粒。在此基础上，制备了xPt/TiO2复合材料(x——Pt∶TiO2的质量比0～3％)和三维石墨烯/TiO2复合块体材料以满足上述试验目的。其次，通过X射线衍射图谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分别对样品进行微观结构相组成、表面形貌的表征以及证实Pt的成功复合。采用BET测试分析固体颗粒的比表面积，最后以罗丹明B有机染料模拟被降解物，利用紫外-可见分光光度计测试催化剂光反应后Rh.B的去除率。结果表明: (1)TiO2均为纯锐钛矿相;纳米杯粒径分布均匀约150±5nm，开口孔径为100nm左右;(001)纳米片长、宽约为60*40nm;(100)纳米片长100至200nm，宽为15～25nm;纳米杯比表面积99m2/g约为片状的二倍;纳米杯最佳降解效率达99.94％;三者的光催化活性顺序为cup＞(001)-TiO2＞(100)-TiO2。 (2)二元样品中仅3％Pt/TiO2凸显了Pt的相应特征峰;Pt/纳米杯制备过程中发生了晶格畸变与晶粒尺寸的减小(约60nm)，2～5nm的Pt粒子分布于TiO2表面;但是2％Pt/TiO2表现出最佳降解率，3％Pt/TiO2次之，1％Pt/TiO2最差。 (3)三维石墨烯/TiO2结构疏松。纳米杯复合后尺寸减小而开口尺寸无变化，石墨烯/(001)纳米片的石墨烯还原程度高但(001)纳米片发生破碎——其长减小20～40nm，宽仅为原来尺寸(40nm)的1/3～1/2。0～1h，石墨烯/(001)-TiO2对降解率约64％，而石墨烯/纳米杯和石墨烯/(100)纳米片仅21％和15％;1～2h内，石墨烯/(001)-TiO2降解反应速度减慢，其余两者表现出相反的现象。3种块体的结合力顺序为石墨烯/(001)纳米片最高，石墨烯/纳米杯次之，石墨烯/(100)-TiO2最低。
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