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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 ·749·

对 MB 降解循环稳定性的测试结果。由图 9 可知，
经 10 次循环后，发现催化剂的催化活性仍能保持
90%以上，表明该材料具有良好的重复使用活性和
可再生性。

3 结论

首先采用改进的 Hummers 法制备了 GO，再利
用水热法通过 PEI 作交联剂制得凝胶柱状 Co-TiO 2 /

RGO 三元体系复合光催化剂，Co 负载型 TiO 2 纳米
图 8 （a）不同样品对 MB 的降解效率随反应时间变化 晶粒均匀分散在 RGO 表面。结果表明，Co-TiO 2 /RGO
曲线；（b）不同样品在 H 2 O 2 条件下对 MB 的降解 复合光催化剂对水中有机污染物 MB 降解效果显
效率随反应时间变化曲线 著，降解率可达 100%。这源于复合光催化剂量子效
Fig. 8 (a) Change plots of degradation efficiency with
reaction time for MB over catalysts; (b) change 率的提高、带隙能的降低以及它们的协同效应。该
plots of degradation efficiency with reaction time 复合光催化剂具备较好的重复利用率和可再生性，
for MB over catalysts in the presence of H 2 O 2
循环 10 次催化活性仍能保持 90%。因此，此类新型
于石墨烯具有较大比表面积和极高电子迁移率，它 复合光催化剂在有机废水处理方面具有很好的潜在
与 TiO 2 复合能使催化剂的比表面积和电子迁移能力 应用前景。
显著提高，较大的比表面积可以使催化剂与染料分
参考文献：
子以及光子的接触几率增大从而提高对染料分子和
[1] Zhao Z G, Miyauchi M. Nanoporous-walled tungsten oxide
光子的吸收强度，较高的电子迁移率可以提高 TiO 2
nanotubes as highly active visible-light-driven photocatalysts[J].
的光生电子转移的速率从而抑制电子-空穴对的复
Angewandte Chemie International Edition, 2008, 47(37): 7051-7055.
合，因而具有较好的光催化活性；（2）Co 的掺杂负
[2] Gaya U I, Abdullah A H. Heterogeneous photocatalytic degradation
载能使 TiO 2 的带隙变窄，本征能值变小能使纳米复 of organic contaminants over titanium dioxide: A review of
合物具有较强的光吸收范围，对光的利用率增加， fundamentals, progress and problems[J]. J Photochem Photobiol C,
从而提高催化剂的光催化活性；（3）在 Co-TiO 2 /RGO 2008, 9(1): 1-12.
三元复合体系中，石墨烯和 Co 的掺杂负载协同效 [3] Xu S, Fu L, Pham T S H, et al. Preparation of ZnO flower/reduced
应能进一步提高 TiO 2 的光催化量子效率，因此，三 graphene oxide composite with enhanced photocatalytic performance
under sunlight[J]. Ceramics International, 2015, 41(3): 4007-4013.
元体系复合光催化剂表现出比二元体系 TiO 2 /RGO
[4] Wang W D, Silva C G, Faria J L. Photocatalytic degradation of
或纯 TiO 2 具有更高的光催化活性。
chromotrope 2R using nanocrystalline TiO 2/activated-carbon
为了评价催化剂的化学稳定性，在有 H 2 O 2 时光 composite catalysts[J]. Applied Catalysis B, 2007, 70(26): 470-478.
照 60 min 条件下，对 Co-TiO 2 /RGO 的催化性能进行 [5] Savio A, Fletcher J, Robles H F. Sonosynthesis of nanostructured
了循环利用再测试。反应完成后，离心分离回收催 TiO 2 doped with transition metals having variable bandgap[J].
化剂，用水洗涤 3 遍后重复使用，考察了催化剂的 Ceramics International, 2013, 39(3): 2753-2765.
重复性能。图 9 是 Co-TiO 2 /RGO 纳米复合型催化剂 [6] Jiang Lingxiao (姜凌霄), Li Kexin (李可心), Yan Liushui (颜流水),
et al. Preparation of Ag(Au)/graphene-TiO 2 composite photocatalysts
and their catalytic performance under simulated sunlight
irradiation[J]. Chinese Journal of Catalysis (催化学报), 2012,
33(12): 1974-1981.
[7] Zhang L X, Ni C H, Jiu H F, et al. One-pot synthesis of Ag-TiO 2/
reduced graphene oxide nanocomposite for high performance of
adsorption and photocatalysis[J]. Ceramics International, 2017,
43(7): 5450-5456.
[8] Yang L X, Luo S L, Li Y, et al. Highly efficient photocatalytic
degradation of p-nitrophenol on a unique Cu 2O/TiO 2 p-n hetero junction
network catalyst[J]. Environ Sci Technol, 2010, 44(19): 7641-7646.
[9] Li Y J, Li X D, Li J W, et al. Photocatalytic degradation of methyl
图 9 Co-TiO 2 /RGO 降解 MB 循环使用性能
orange by TiO 2-coated activated carbon and kinetic study[J]. Water
Fig. 9 Recycling properties of Co-TiO 2 /RGO for the
degradation of MB Res, 2006, 40(6): 1119-1126.