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第 4 期                    李思良,等: Co 掺杂 TiO 2 /RGO 复合材料制备及光催化性能                            ·747·


            Ti—O—Ti 的吸收峰发生了红移            [11] 。这也说明了 Co        可能有石墨烯残留的羟基官能团存在                 [13] 。图 6c 为 O
            掺杂的 TiO 2 纳米粒子并不是以简单自组装的形式附                        1s 拟合曲线,结合能为 532.25  eV 处对应 Ti—O—C
            着在 GO 上面,而是化学键合作用。GO 的红外谱图                         的特征峰,结合能为 530.66 eV 处的峰对应 C==O 和
                                  1
            中,在 1730 和 1121 cm 左右出现的吸收峰分别为                     O==C—OH,结合能为 531.28  eV 处的峰对应 C—
            GO 中羧基 C==O 和 C—OH 的伸缩振动峰;在复合                      OH,结合能为 534.03 eV 处的峰对应 C—O。Ti 2p 3/2
            物的红外图谱中羧基的 C==O 伸缩振动峰明显减弱,                         和 Ti 2p 1/2 的特征峰,分别出现在 459.1 和 464.8 eV
                                                    1
            C—OH 伸缩振动峰几乎未出现。在 1630  cm 处的                      处,证实 TiO 2 的存在(图 6d)。结合能为 455.1 和
            吸收峰为石墨烯层的骨架振动,该峰在 GO 水热反                           461.1  eV 处的峰对应 C—Ti,因此可证明 TiO 2 和
            应后的 RGO 中同样可以观察到。这说明在水热过程                          RGO 之间存在相互作用,这与 IR 的结果相一致                 [13] 。
            中 GO 被还原生成 RGO。这与 XRD 的结果相一致。                      图 6e 为 Co  2p 拟合曲线,可以看出,在结合能为
                                                               779.09 和 796.3  eV 附近处分别能观察到 Co  2p 3/2 和

                                                               Co  2p 1/2 的特征峰,这说明样品中钴元素负载 TiO 2
                                                                        2+
                                                               时是以 Co 形式存在于 TiO 2 中。因此,Co-TiO 2 /RGO
                                                                                                     2+
                                                                             4+
                                                               中 Ti 元素以 Ti 形式存在,Co 元素以 Co 形式存
                                                               在。这与 XRD 结果一致。








             图 4    GO (a)、TiO 2 /RGO (b)和 Co-TiO 2 /RGO (c)的 IR 图
            Fig.  4    FTIR  spectra  of  GO  (a),  TiO 2 /RGO  (b)  and
                    Co-TiO 2 /RGO(c)

            2.1.5    Raman 分析
                 图 5 为 GO、TiO 2 、TiO 2 /RGO 和 Co-TiO 2 /RGO
            的拉曼光谱图。由图 5a 和 b 可见,在 1348 和                       图 5  GO (a)、TiO 2  (b)、TiO 2 /RGO (c)和 Co-TiO 2 /RGO (d)
                    1
            1588 cm 附近能观察到石墨烯的 D 带和 G 带特征                           的拉曼光谱图
                                                               Fig. 5    Raman spectra of GO (a), TiO 2  (b), TiO 2 /RGO (c)
            拉曼散射峰。在 150.8(E g )、400.1(B 1g )、518.7(A 1g )、           and Co-TiO 2 /RGO (d)
                     1
            638.4  cm (E g )处可观察到锐钛矿相 TiO 2 的特征
            拉曼散射峰。由图 5c 和 d 可见,形成 TiO 2 /RGO 和
            Co-TiO 2 /RGO 复合材料后,GO 和锐钛矿相 TiO 2 的
            特征拉曼峰仍然存在,而与 GO 和 TiO 2 相比,复合
            材料的拉曼峰向更高波数移动,说明石墨与 TiO 2 分
            子 间 发 生了化 学作 用        [14,19-20]  ; Co-TiO 2 /RGO 与
            TiO 2 /RGO 相比,由于 Co 负载 TiO 2 分子后使其拉曼
            峰向高波数移动稍大,这说明 Co 负载 TiO 2 的作用
            在晶格中产生了晶体缺陷并改变了锐钛矿相 TiO 2 分
            子的对称性,由于杂质能级或缺陷能级的出现,降
            低了带隙能,增强了对可见光的吸收                  [14,19-20] ;另一
            方面也表明了 TiO 2 晶粒是较小的纳米级              [19-20] 。这与
            TEM 的结果相一致。
            2.1.6    XPS 光谱分析
                 用 X 射线光电子能谱(XPS)研究了 Co-TiO 2 /
            RGO 纳米复合材料的化学组成。图 6a 中能观察到
            C、N、O、Ti 以及 Co 元素的特征峰。由图 6b 可知,
            在 284.8  eV 处为石墨烯的特征拟合峰,结合能为
            285.9 和 289.0 eV 处的峰分别对应 C—O 和 C==O,
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