【摘 要】
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光催化技术在常温常压下即可将有机污染物氧化分解,从而实现环境净化的目的,该技术在环境治理领域备受关注。光催化材料是光催化技术的核心条件之一,制备出性能优良的光催化材料,对于光催化技术在环境污染治理中的应用具有重要意义。首先,采用共沉淀法结合水热法成功制备了二氧化钛/磁性氧化石墨烯复合材料（TiO2/GO-Fe3O4）。研究了GO用量、异丙醇用量等因素对TiO2/GO-Fe3O4复合材料光催化性能的
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光催化技术在常温常压下即可将有机污染物氧化分解,从而实现环境净化的目的,该技术在环境治理领域备受关注。光催化材料是光催化技术的核心条件之一,制备出性能优良的光催化材料,对于光催化技术在环境污染治理中的应用具有重要意义。首先,采用共沉淀法结合水热法成功制备了二氧化钛/磁性氧化石墨烯复合材料（TiO2/GO-Fe3O4）。研究了GO用量、异丙醇用量等因素对TiO2/GO-Fe3O4复合材料光催化性能的影响。对100 mL浓度为6 mg/L的亚甲基蓝溶液投加30 mg样品进行120 min的光催化反应,以亚甲基蓝的降解率评价样品的光催化性能。在本文实验研究条件下,当GO用量为20 mg、异丙醇用量为44 mL、钛酸四丁酯用量为6 mL、水热反应时间为8 h、反应投加量为30 mg时,TiO2/GO-Fe3O4对亚甲基蓝溶液的降解率最佳,达到了86%。对不同GO用量的TiO2/GO-Fe3O4进行红外光谱分析,推断出TiO2/GO-Fe3O4可能含有GO、Fe3O4和TiO2;通过进行XRD分析,进一步证明了尖晶石型Fe3O4和锐钛矿型TiO2两种物质的存在;通过SEM观察样品的形貌,发现样品颗粒较大,表面较粗糙;通过采用全自动比表面积和孔径分析仪对样品进行N2吸脱附实验,证明TiO2/GO-Fe3O4材料均为介孔材料,通过对比表面积和孔径进行分析,发现GO用量会影响TiO2/GO-Fe3O4的比表面积及孔径分布,这与TiO2/GO-Fe3O4光催化活性的高低有关。对不同钛酸四丁酯用量的TiO2/GO-Fe3O4进行XRD分析,发现各样品均含有锐钛矿型TiO2和尖晶石型Fe3O4;通过SEM分析,发现钛酸四丁酯用量的改变导致各样品的表面形貌有较大差异,材料表面形貌与光催化活性有关。对不同水热反应时间的TiO2/GO-Fe3O4通过进行XRD分析,发现各样品均含有锐钛矿型TiO2和尖晶石型Fe3O4。通过分析降解率最高的TiO2/GO-Fe3O4的磁滞回线,其饱和磁化强度为5.51emu/g,说明TiO2/GO-Fe3O4有一定磁性,有助于TiO2/GO-Fe3O4的磁分离回收。其次,采用共沉淀法结合水热法成功制备了氧化锌/磁性氧化石墨烯复合材料（ZnO/GO-Fe3O4）,研究了GO-Fe3O4用量、超声时间等因素对ZnO/GO-Fe3O4光催化性能的影响。对100 mL浓度为6 mg/L的亚甲基蓝溶液投加60 mg样品进行120 min的光催化反应,以亚甲基蓝的降解率评价样品的光催化性能。当GO-Fe3O4用量为60 mg,超声时间为20 min,水浴温度为60℃,水-乙醇体积比为20:10,水热反应时间为8 h,水热反应温度为160℃,反应投加量为60 mg时,ZnO/GO-Fe3O4性能最佳,降解率达到了83.57%。通过EDS能谱对ZnO/GO-Fe3O4和ZnO/Fe3O4两种复合材料的元素进行分析,C元素的存在证明了GO存在于材料中。通过XRD分析,发现ZnO/GO-Fe3O4和ZnO/Fe3O4材料中ZnO均为六边铅锌矿型。通过SEM分析,发现了两种复合材料的粒径较大,ZnO/GO-Fe3O4和ZnO/Fe3O4外部相貌差异较大。通过全自动比表面积和孔径分析仪对样品进行N2吸脱附实验,得到了ZnO/GO-Fe3O4和ZnO/Fe3O4复合材料的吸附等温线以及比表面积值和孔径值,发现ZnO/GO-Fe3O4和ZnO/Fe3O4材料均为介孔材料。对不同水热反应时间的ZnO/GO-Fe3O4进行红外光谱分析,发现了Zn-O的吸收峰和Fe-O键的吸收峰。通过进行SEM分析,发现水热反应时间的增加,材料表面ZnO的覆盖程度有明显差异,这与ZnO/GO-Fe3O4的光催化活性高低有关。通过振动样品磁强计VSM对本文研究范围内性能最优的ZnO/GO-Fe3O4进行了磁性能测试,发现具有一定磁性,有助于磁分离回收。
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