摘要目前，二氧化钛（TiO2）作为一种半导体材料在光催化技术上已经吸引了 广泛的关注和研究。但是，由于它较低的光电转化效率和较快的光生电子-空穴 对的复合速率的缺陷，在很大程度上限制它的实际应用。为此，我们制备了新 型复合材料催化剂：C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 三元复合物，并通过 X 射线 衍射（XRD），能谱（EDS），扫描电子显微镜（SEM），傅立叶变换红外光谱（FT-IR）， 紫外-可见漫反射光谱等测试手段对样品进行了结构及形貌分析。我们对样品进 行光催化性能研究，其结果表明相对于 C-N 共掺杂 TiO2 和其与石墨烯的二元 复合材料，C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 光催化剂表现出了在紫外光照射下对 甲基橙最佳的降解效果。并且三元复合材料的电化学测试结果也体现了其具有 更优异的电子间传递效率。这些材料性能的改善主要归咎于以下几点：（1）石 墨烯能够有效增加催化剂的比表面积并可以改善材料的电子的传递能力；（2） 氧化亚铜能够拓宽材料对光的响应范围；（3）C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 三 元复合材料之间的协同效应。83174

毕业论文关键词: C-N 共掺杂 TiO2   ，石墨烯 ，Cu2O，光催化技术，纳米复合材料

Abstract Currently, titanium dioxide (TiO2) as a promising photocatalyst has gained much wide-spread attention and study for the removal of organic pollutants from water。 However, due to its low photoelectric conversion efficiency and high recombination rate of photoexcited electron-hole pairs restrict its potential applications。 Therefore, we prepared a novel ternary composite catalyst: C-N co-doped TiO2/graphene/Cu2O, characterized by XRD, EDS, SEM, FT-IR, UV-Vis diffuse reflectance and so on。 We studied the photocatalytic property of the samples, and the results showed that C-N co-doped TiO2/graphene/Cu2O exhibited better degradation effect of methyl orange within 60 min under UV light irradiation compared with C-N co-doped TiO2 and C-N co-doped TiO2/graphene。 The electrochemical test results of ternary composites also reflect its  excellent transferring efficiency between the electron。 This improvement of these materials’ performance is mainly attributed to the following: (1) graphene can effectively improve the ability to transfer the photo excited electrons and the specific surface area of material; (2) cuprous oxide can broaden the range of absorption spectrum to light; (3) the synergistic effect among C-N co-doped TiO2, graphene, Cu2O。

Keywords: C-N co-doped TiO2, graphene, Cu2O, photocatalytic technology, nanocomposite

目录

第一章 绪论 1

1。1  研究背景 1

1。2  半导体催化机理 1

1。3  当前二氧化钛半导体研究方向及趋势 2

1。4 石墨烯负载型物质 4

1。5  氧化亚铜主要目的及性质 5

第二章 C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 复合物的制备及表征 8

2。1  实验试剂和仪器 8

2。1。1 实验试剂 8

2。1。2 实验仪器 9

2。2 C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯/Cu2O 纳米复合物的制备 9

2。2。1 C-N 共掺杂 TiO2 的制备 9

2。2。2 氧化石墨烯的制备 10

2。2。3 C-N 共掺杂 TiO2/石墨烯纳米复合物的制备 10