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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.
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