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第 36 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.36, No.4
201 9 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2019

水处理技术与环境保护
Co 掺杂 TiO /RGO 复合材料的制备及其光催化性能
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李思良，魏云彪，白玲玲，张红博，常开善，苏 策

（兰州理工大学 石油化工学院，甘肃 兰州 730050）

摘要：首先，采用改进的 Hummers 法制得氧化石墨烯（GO），再以其为基体，Ti(SO 4 ) 2 和 CoCl 2 为前驱体，并
通过修饰石墨烯的聚乙烯亚胺（PEI）为交联剂，采用一步水热法合成了三维柱状自组装的 Co 负载 TiO 2 /氧化石
墨烯纳米复合材料（Co-TiO 2 /RGO）。通过 UV-Vis、XRD、TEM 和 XPS 对复合材料的结构和光电性能进行了表
征。在紫外和可见光照条件下，考察了复合材料的光催化降解亚甲基蓝（MB）的性能。结果表明，Co 负载
TiO 2 /RGO 纳米复合材料具有较高的光催化活性，在 80 min 内降解率为 100%，可循环至少 10 次。
关键词：Co；TiO 2 ；石墨烯；水热法；光催化；水处理技术
中图分类号：O643 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 04-0744-07

Preparation and Photocatalytic Activiyof Co-doped
TiO 2/RGO Nanocomposites

LI Si-liang, WEI Yun-biao, BAI Ling-ling, ZHANG Hong-bo, CHANG Kai-shan, SU Ce
（School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, Gansu, China）

Abstract: Graphene oxide (GO) was firstly prepared from flake graphite powder according to a modified
Hummers method. Subsequently, a one-step hydrothermal method was developed to prepare 3D cobalt
loading TiO 2/reduced graphene oxide (RGO) architecture nanocomposites by using Ti(SO 4) 2 and CoCl 2 as
precursors and polyetheylenimine (PEI) modified graphene oxide sheets as a support. The structure and
photoelectrical properties of the samples were characterized by TEM, XPS, UV-Vis, and XRD. The
photocatalytic activity of nanocomposites for the degradation of methylene blue (MB) was investigated
under UV and visible illumination. The results showed that the prepared nanocomposites exhibited high
catalytic performance toward MB and degradation efficiency of MB was above 100% within 80 min.
Meanwhile, the catalyst could be recycled at least ten times without a significant loss in its activity.
Key words: Co; TiO 2; graphene; hydrothermal method; photocatalysis; water treatment
Foundation item: National Natural Science Foundation of China (21761019)

随着现代印染工业的快速发展，大量有机染料 生空穴复合率高，导致光子利用率低；另外，TiO 2
在印染过程中被广泛使用，其工业废水处理问题越 纳米颗粒易团聚，使光催化活性降低 [4-6] 。为了解决
来越受到人们的重视。光催化技术处理染料有机物 上述问题，对 TiO 2 半导体纳米材料进行过渡金属负
工业废水已成为目前水环境污染治理领域的研究热 载改性、贵金属修饰、形成异质结以及与碳材料复
点 [1-3] 。在现有的各种氧化物半导体纳米材料光催化 合已成为研究热点 [4-7] 。研究表明，过渡金属或贵金
剂中，TiO 2 纳米粒子催化剂因具有稳定的化学性质、 属负载改性 TiO 2 半导体材料能有效提高 TiO 2 的光
较好的抗腐蚀性、廉价、无毒以及较强的催化能力 催化活性，当负载金属离子进入 TiO 2 晶格时，可能
等特性而受到广泛关注 [4-5] 。然而，TiO 2 催化剂带隙 取代了 Ti 的位置，或成为间隙离子，从而降低带隙
较宽只有在紫外光下才能激发，并且光生电子和光 宽度，使 TiO 2 光催化剂的量子效率提高 [4-9] 。目前，

收稿日期：2018-07-13; 定用日期：2018-12-20; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180520
基金项目：国家自然科学基金（21761019）
作者简介：李思良（1974—），男，讲师，博士，E-mail：lsl2004@lut.cn。