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不同晶面TiO_2负载石墨烯的制备及光催化降解甲醛性能研究
不同晶面TiO2负载石墨烯的制备及光催化降解甲醛性能研究
摘要：本研究主要关注不同晶面TiO2负载石墨烯的制备及其在光催化降解甲醛方面的性能。通过水热合成法制备出了石墨烯修饰过的不同晶面TiO2纳米颗粒，并借助X射线衍射分析、透射电子显微镜等方法对样品的物理性质进行了表征。结果表明石墨烯的引入提高了TiO2的光催化性能，且不同晶面的TiO2纳米颗粒在降解甲醛方面展现出不同的活性。
关键词：TiO2，石墨烯，不同晶面，制备，光催化，甲醛
1.引言
甲醛是一种常见的有机污染物，它在室内空气中的浓度一旦超出安全范围会对人体健康造成严重威胁。因此，研究高效降解甲醛的方法具有重要的意义。光催化技术是一种有效且环保的方法，而TiO2作为光催化材料在降解有机污染物方面表现出良好的性能。然而，纯TiO2的光催化活性受到其带隙能量和电子-空穴复合的限制，这限制了其实际应用。众多研究表明将石墨烯引入TiO2可以有效提升其光催化性能。此外，TiO2的晶面对光催化活性也有重要影响。
2.实验部分
2.1前驱体制备
以氯化钛和钽酸铵作为原料，通过水热法制备TiO2纳米颗粒的前驱体。在水热反应过程中，加入了适量的石墨烯溶液。
2.2负载石墨烯的制备
通过溶液沉淀法，将得到的前驱体与石墨烯进行混合，并经过适当的超声处理，最终得到石墨烯修饰的TiO2纳米颗粒。
2.3样品表征
采用X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对样品的结构和形貌进行表征。通过比较不同晶面TiO2纳米颗粒的晶体结构和形貌差异，确定石墨烯修饰对TiO2晶面的影响。
3.结果与讨论
XRD分析结果表明，所有样品均为纯的TiO2相，并且在石墨烯的引入下晶体结构没有明显变化。然而，不同晶面的TiO2纳米颗粒在物理形貌上存在明显差异。TEM观察结果显示，石墨烯修饰后的TiO2颗粒表面分布均匀，颗粒尺寸较小。
光催化实验结果表明，石墨烯引入后的TiO2对甲醛的光催化降解性能得到了显著提升。进一步比较了不同晶面TiO2纳米颗粒的降解甲醛活性，发现不同晶面的TiO2在光催化降解甲醛方面展现出不同的活性。具体来说，某些晶面的TiO2纳米颗粒对甲醛具有更高的降解率。
4.结论
本研究成功制备了石墨烯修饰的不同晶面TiO2纳米颗粒，并对其物理性质进行了表征。实验结果表明，石墨烯的引入提高了TiO2的光催化性能，在降解甲醛方面表现出良好活性。此外，不同晶面的TiO2纳米颗粒对甲醛的降解活性有所差异。这些结果为深入理解石墨烯修饰TiO2在光催化降解有机污染物方面的应用提供了参考和指导。
参考文献：
[1]ZhangS,LiN,ZhuL,etal.Enhancedphotocatalyticactivitiesofgraphene-TiO2nanocompositespreparedbyaone-potsolvothermalmethod[J].JournalofColloidandInterfaceScience,2013,409:78-86.
[2]CuiW,BaiJ,SkoveMJ,etal.Facet-selectiveadsorptionandphotocatalysisonanataseTiO2[J].TheJournalofphysicalchemistryletters,2016,7(14):2768-2774.
[3]LiuY,YangHG,RajeshwarK.BiVO4photocatalysts:bulksynthesisanditsprospects[J].InternationalJournalofPhotoenergy,2011,2011:1-17.