石墨烯-二氧化钛纳米管催化剂的光解水制氢性能研究

发布时间：2025-07-02 03:50

　　 为改善能源短缺,对新型光催化水解制氢材料进行了研究。通过改进Hummer法制备氧化石墨,溶胶-凝胶法制备锐钛矿型二氧化钛,采用浓碱法制得石墨烯-二氧化钛纳米管催化剂,考察了不同石墨烯的掺杂量对催化活性的影响。经过光解水制氢实验发现,掺杂不同质量分数石墨烯的催化剂催化活性得到了进一步提高,其中掺杂量为1%的产氢活性最好,产氢速率是纯二氧化钛纳米管的2. 5倍。通过BET、XRD、UV以及FT-IR等方法对催化剂进行了表征。结果表明,石墨烯与二氧化钛纳米管成功复合,并且石墨烯的掺杂在一定程度上提高了催化剂的BET比表面积;催化剂对可见光的响应范围得到进一步扩大,这为催化剂光解水制氢性能的提高提供了有力的条件。

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【部分图文】：

图1 不同石墨烯质量分数的催化剂的XRD图

不同石墨烯质量分数的催化剂的XRD图谱如图1所示。由图1可以看出，各催化剂的衍射峰位置基本一致，经过与PDF卡片对比发现，这些特征衍射峰归属于锐钛矿型TiO2，因此催化剂主要以锐钛矿形式存在。掺加石墨烯后，XRD衍射图谱无明显变化，未引起TiO2晶型的转变。另外石墨烯的主峰(....

图2 不同石墨烯质量分数的催化剂紫外-可见漫反射图

不同石墨烯质量分数的催化剂的紫外-可见漫反射光谱如图2所示。由图2中可以看出，随着石墨烯质量分数的增加，可见光范围(400～760nm)的吸光度从0.2逐渐上升，最高为0.5，说明石墨烯的颜色影响催化剂的吸光能力。紫外光区(<400nm)随着石墨烯质量分数的增加开始发生右移，....

图3 不同石墨烯质量分数的催化剂的红外光谱图

不同石墨烯质量分数催化剂的傅里叶红外光谱分析结果如图3所示。由图3中可以看出，催化剂位于3000～3700cm-1处的吸收峰和位于1627cm-1处的吸收峰均来自于其自身所吸附空气中的水分子，表明二氧化钛有较强的吸湿性;在石墨烯-二氧化钛纳米管复合催化剂中，氧化石墨中极....

图4 不同石墨烯质量分数的催化剂累积产氢图

不同石墨烯质量分数的催化剂的累积产氢量随反应时间的变化曲线如图4所示。从图4中可以看出，负载不同质量分数的石墨烯后，催化剂的产氢效率整体上得到不同程度的提高。纯二氧化钛纳米管的产氢速率为38.676mL/(g·h)，石墨烯质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%的产氢速率分别为....

本文编号：4055188