1。3 光催化技术简介

1。3。1 光催化原理

半导体光催化剂大多是N型半导体材料（如最广泛使用的二氧化钛）都是区别于金属或绝缘物质的特别的能带结构，即在价带导带之间存在一个禁带。由于半导体的光吸收阀值与带隙具有式K=1240/Eg(eV)的关系，因此常用的宽带隙半导体的吸收波长阀值大都在紫外区域。当光子能量高于半导体吸收阀值得光照射半导体是，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带，从而产生光电子（e-）和空穴（h+）。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。而超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化至最终产物二氧化碳和水，甚至将一些无机物也能彻底地分解。[18]

1。3。2 光催化剂应用

众多的光催化剂中，TiO2因其无毒、稳定、价格低廉等优点，己经成为目前研究范围最广的催化剂。但由于TiO2的禁带宽度为3。2eV，只能利用占太阳光谱范围约4%的紫外光部分，且量子效率低，限制了其对太阳能的利用率。虽然通过惨杂等改性方法使TiO2在可见光吸收方面已经获得一些进展，但是可见光区的量子产率依然较低，严重制约了新型光催化技术在工业上的发展，因此开发具有可见光活性的新型光催化剂已经成为一项重要的研究课题。[19-21]

而金属硫化物由于其合适的价带导带位置，包括窄带隙的一个合适的带边缘位置，被认为优良的最具前途的可见光光催化剂。例如，Ag2S能吸收可见光由于其较窄的带隙（0。92eV），其光催化性能的无机污染物降解和制氢。一些钴的硫化物，如CoS和Co3S4有发现作为电化学电容器的广泛应用，染料敏化太阳能电池材料和催化剂。这使得其金属硫化物在光催化氧化和光分解水制氢等领域有着潜在的应用前景。然而金属硫化物纳米粒子因具有高表面能而不稳定，如果作

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为单一的材料，其粒径大，分散性差，原子利用率低等缺点限制了金属硫化物纳米材料的优异性能。硫化铜（CuS）的禁带宽度为1。6eV，且稳定性很高，是一种具有广泛应用前景的光催化材料，将硫化物负载于氧化石墨烯上，其光催化性值得探索。[22,23]来~自,优^尔-论;文*网www.youerw.com +QQ752018766-

1。4本课题意义与研究内容

本课题意义：通过本毕业设计，了解石墨烯的特点、在光催化领域的应用和发展，并熟悉光催化反应的机理即应用，独立熟练操作实验仪器。研究硫化物硫化铜/石墨烯等复合物的制备工艺及光催化活性，能够运用所掌握知识对结果进行分析和讨论。

本课题研究内容：在石墨烯上负载硫化物并进行光催化降解染料研究，应用XRD、Uv-VisDRS等测试手段对材料性质进行表征，并对结果进行分析；撰写毕业设计论文。

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2 实验部分

2。1 实验材料

2。1。1 主要试剂

实验所用主要试剂如表2。1所示：

表2。1 实验所用试剂

名称 分子式 分析纯度 生产厂家

多层氧化石墨烯(GrapheneOxide)

二水合氯化铜硫脲乙醇（无水乙醇）橙黄Ⅱ