二氧化钛纳米复合材料的制备及其在降解有机染料中的应用(2)

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4.1.4 TiO2-GO-AC1（AC2）光催化罗丹明B 13

4.2结果与讨论 13

4.2.1 TiO2-GO-AC1光催化下不同时间罗丹明B的吸光度 13

4.2.2 TiO2-GO-AC2光催化下不同时间罗丹明B的吸光度 13

4.3小结 14

5 结论 15

6 致谢 16

参考文献 16

二氧化钛纳米复合材料的制备及其在降解有机染料中的应用

1前言

1.1选题依据和意义

纳米材料是近20年来迅速发展成为研究热点的材料，因其粒径尺寸小、比表面积大、化学稳定性好等优异特性而引起人们的热切关注。在光照条件下，二氧化钛的全充满价带的电子会被激发到全空的导带使得价带因为失去电子具有氧化性，导带因为得到电子具有还原性，因此形成光生电子-空穴体系。体系的出现增强了纳米二氧化钛的氧化还原能力，使得纳米二氧化钛在催化、化工、环保领域方面发挥着重要作用。碳纳米材料是众多纳米材料中一种，而氧化石墨烯又是一种由碳原子并排无限平铺延展的新型碳材料。Daniela C.Marcano等[1]在实验中将高锰酸钾和硫酸/磷酸的体积比为9:1作为氧化剂制备出了氧化石墨烯，这个过程操作简单，不会产生对环境有害的气体，而且提高了制备效率。制备出来的氧化石墨烯表面所含有的羰基、醛基、羟基等含氧官能团能够为氧化石墨烯/聚合物的形成提供负载条件。Huang Jie等[2]制备的金/氧化石墨烯的SERS信号增强，催化活性高，因此，二氧化钛与其他材料形成的复合材料有潜在的研究应用价值。活性炭吸附性强，是一种耐酸，耐碱良好的环境清洁剂，将其负载于二氧化钛-氧化石墨烯制备出来的复合材料能提高二氧化钛降解污染物的效率。

随着工业和经济迅速发展的同时，环境污染也日趋严重，有机污染物是造成环境污染的原因之一，而有机染料的污染又是有机污染物中的重点污染源。二氧化钛纳米复合材料能将有机染料降解为二氧化碳和水等无二次污染的无机物，因此，二氧化钛纳米复合材料在污水处理和环境治理方面担任着重要角色，对二氧化钛纳米复合材料的制备也有着可靠的现实依据和可观的研究前景。

1.2 TiO2材料的研究现状

纳米材料是一种直径在10～100 nm之间，并且在三维空间里有一维处于纳米级别的材料[3]，因其具有光、电、化学方面的优点而成为业内专家研究的热点。纳米TiO2是纳米材料中比较重要的一种，由于纳米TiO2比表面积大、无毒性、化学稳定性好，而且它所形成的晶体能够防护紫外线，使得纳米二氧化钛被广泛应用于化工、环保领域，在有机染料的光降解中也发挥着举足轻重的作用。

随着纳米技术的改进，二氧化钛纳米材料在化学化工方面的应用范围逐渐扩大，能够作为化学反应的催化剂。刘祥萱等[4]为了降低固化温度，将纳米二氧化钛作为催化剂加入到苯二甲酸酐/环氧树脂体系的固化实验中，结果温度降低了50 ℃。赵黔榕等[5]进行乙酸与正丁醇的酯化反应时将浓硫酸换成纳米二氧化钛作为催化剂，结论分析可得加入纳米TiO2不仅提高了酯化效率，而且经过多次重复催化后，催化剂仍然保持较高的催化能力。因为二氧化钛纳米材料有优异的光催化活性，因而还被应用于环保领域，净化环境中污浊的空气。袭著革等[6]在紫外光照下，使用纳米二氧化钛材料制备的光催化剂对氢硫酸、二氧化硫、二氧化氮、氨气和二硫化碳的过滤效果良好。可见，将二氧化钛作为光催化剂加入到环境清洁剂中，就能够减少人们生存空间中存在的有毒有害气体。例如，将纳米二氧化钛加到涂料中，不但减少原有涂料中的有害物质，而且如果二氧化钛结合闪光铝粉做成的涂料还可以为小车制造金属闪光面，提高涂料的柔韧性。如果在紫外灯的波长小于387.5 nm条件下，二氧化钛结构里的电子就会由价带跃迁到导带，使得两个能带之间的间隙能达到3.2 ev，此时受激发时就会产生空穴和电子，这就是二氧化钛的光催化机理。利用二氧化钛具有强的氧化还原性质降解有机染料，将其分解成二氧化碳和水等无毒无害物质。