Page 73 - 201809

第 9 期 苏 策，等: 镍负载 TiO 2 /聚乙烯亚胺/石墨烯纳米复合催化剂的制备及性能 ·1499·

可以看出，复合纳米催化剂 Ni-TiO 2 /PEI/RGO 含有 射峰，说明镍离子负载在 TiO 2 的锐钛矿晶相结构上
大量的 C、O、Ti 和 Cu 元素而没有 Ni 元素，其中， 产生了 Ni—O 而没有形成独立的镍单质相负载在
2+
Cu 的存在是由于实验过程中采用铜网负载样品测 TiO 2 /PEI/RGO 上。这是因为 Ni 的离子半径与 Ti 4+
试 TEM 所致。由图 2F 可以看出，复合纳米催化剂 的离子半径接近。未能检测到明显的金属物像态 Ni
Ni-TiO 2 / PEI/RGO 测试结果与图 2E 相比出现镍元 特征衍射峰，说明镍元素并非以金属单质态 Ni 形式
素 [23] ，且 Ni 的质量分数为 2.35%，Ti 的质量分数为 负载在 TiO 2 /PEI/ RGO 上，而以 NiO 的结构负载在
18.15%，O 的质量分数为 17.28%，C 的质量分数为 TiO 2 /PEI/RGO 上。这一结果与 TEM 图谱分析结果
61.42%，S 的质量分数为 0.8%，进一步说明镍并非 一致。
以形成独立的镍单质相而以离子的形式负载在 2.1.4 红外光谱分析
TiO 2 /PEI/RGO 上。 GO，PEI/RGO，TiO 2 /PEI/RGO 和 Ni-TiO 2 /PEI/
2.1.3 XRD 分析 RGO 的红外光谱图见图 4。
GO、PEI/RGO、TiO 2 /PEI/RGO、Ni-TiO 2 /PEI/
RGO 的 XRD 分析结果见图 3。

图 4 GO (a)，PEI/RGO (b)，TiO 2 /PEI/RGO (c)和 Ni-TiO 2 /
PEI/RGO (d)的红外光谱图
Fig. 4 FTIR spectra of GO (a), PEI/RGO (b), TiO 2 /PEI/
图 3 GO, PEI/RGO, TiO 2 /PEI/RGO, Ni-TiO 2 / PEI/RGO 的
RGO (c) and Ni-TiO 2 /PEI/RGO (d)
XRD 图
Fig. 3 XRD patterns of GO, PEI/RGO, TiO 2 /PEI/ RGO 图 4 中曲线 a、b、c、d 分别是 GO、PEI/RGO、
and Ni-TiO 2 /PEI/RGO
TiO 2 /PEI/RGO、Ni-TiO 2 /PEI/RGO 的 FTIR 图谱。石
由 GO 的 XRD 曲线可以看出，GO 在 2θ=11.52 墨经过氧化之后，引进了多种含氧官能团。另外，
处出现特征峰 [19] 。从 PEI/RGO 的 XRD 曲线可以看 在水热还原过程中，氧化石墨烯被还原为石墨烯时
出，2θ=24.62处为 RGO 的特征峰。在 TiO 2 /PEI/RGO 有部分官能团被移除，因此需要对各种官能团进行
的 XRD 曲线中，没有出现氧化石墨烯的特征衍射 分析。由 GO 的红外光谱得到，在 3300～3500 cm –1
–1
峰，出现了对应于 TiO 2 的衍射峰。这可能是由于超 处是—OH 的伸缩振动峰；在 1730 cm 处是氧化石
声分散和随后的水热合成处理对氧化石墨烯的有序 墨片层边缘羧基、羰基中 C==O 的伸缩振动峰 [26] ；
–1
层状结构造成破坏，形成了部分还原的氧化石墨烯， 在 1630 cm 处是 C==C 的伸缩振动峰；1400 cm –1
且 TiO 2 晶粒在氧化石墨烯片层表面形成，阻碍了氧 附近的峰归属于羟基的弯曲振动；1228 cm 附近的
–1
–1
化石墨烯层片的有序堆积 [24-25] 。所生成的 TiO 2 是一 峰归属于羧基中 C—O 的伸缩振动；1121 cm 附近
–1
种混晶，包含锐钛矿和金红石两种晶相，水热反应 的峰归属于 C—O—C 的伸缩振动；1021 cm 附近
温度为 180 ℃时，在 2θ=25.72、38.16、48.42、 的峰归属于 C—OH 的伸缩振动 [27-28] 。可见，氧化石
54.16、55.26、62.90、70.45及 75.10附近出现锐 墨烯中包含着多种含氧官能团。由图 4 曲线 b 可以
钛矿 TiO 2 的（101）、（004）、（200）、（105）、（211）、 看到，—OH 和—COOH 以及 C—O—R 等含氧官能
–1
（204）、（220）及（215）晶面的衍射峰，在 2θ=27.22、 团有一定程度的减弱 [29] ；而在 1630 cm 处 C==C 的
36.10及 41.80附近还出现了分别对应于金红石相 伸缩振动峰反而有所增强，说明在制备过程中 C==C
TiO 2 的（110）、（101）、（111）晶面衍射峰，从 TiO 2 /PEI/ 得到了一定程度的修复，含氧官能团与碳原子之间
RGO 晶面的衍射峰可以看出，锐钛矿相 TiO 2 的衍 的化学键断裂才会导致 C==C 有所增强 [29-30] ，表明
射峰最多，说明以锐钛矿 TiO 2 为主。Ni-TiO 2 /PEI/ GO 被还原为 RGO，与 XRD 结果一致。而 2345 和
RGO 的 XRD 曲线中，在 2θ=62.82、75.98及 79.40 613 cm 两处的吸收峰可能是由于水热合成体系中
–1
附近出现 NiO 的（220）、（311）及（222）晶面衍 氧化石墨烯吸收少量 CO 2 分子的不对称伸缩振动和