磁性GraphenE-TiO2复合光催化剂的制备及其应用研究.docx

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摘要：
本文研究了磁性GraphenE-TiO2复合光催化剂的制备及其应用。通过磁性材料Fe3O4和TiO2的复合制备出了GraphenE-TiO2复合光催化剂。使用SEM、TEM、XRD等技术对该催化剂进行了表征。同时，本文还探讨了该催化剂在可见光条件下对硝基苯的光催化降解效果。结果表明，制备的GraphenE-TiO2复合光催化剂具有优良的光催化降解性能，可以在可见光条件下有效降解硝基苯。
关键词：GraphenE-TiO2复合材料；光催化；磁性材料；硝基苯；
1. 引言
光催化技术是一种在可见光或紫外线条件下，在光催化剂的作用下，利用光的能量来促进反应的发生。光催化技术具有化学成本低、操作简单、环保等优点，因此在环保领域具有广泛的应用前景。TiO2是一种常见的光催化剂，具有良好的催化活性和稳定性，因此被广泛应用于环保领域。然而，TiO2的光响应范围仅限于紫外线，限制了其在实际应用中的推广。
磁性材料是具有良好磁性的材料，能够在外磁场的作用下产生磁性响应。磁性材料具有在环境中易于分离和收集的优点，因此在环保领域也具有广泛的应用前景。将磁性材料与光催化剂复合，则能够同时发挥磁性和光催化的优点，提高光催化剂的性能和稳定性。
GraphenE是一种新型的碳材料，具有良好的电导率、热导率和机械强度等特性，因此在光催化领域也受到了广泛的关注。将GraphenE和TiO2复合则能够进一步提高光催化的性能和稳定性。
本文通过磁性材料Fe3O4和TiO2的复合制备出了GraphenE-TiO2复合光催化剂，并对该催化剂的光催化降解性能进行了研究。
2. 实验
. 实验材料
实验所用的材料包括Fe3O4、TiO2和GraphenE。其中，Fe3O4和TiO2均为工业级试剂，GraphenE为自制。
. 实验方法
. 制备GraphenE-TiO2复合光催化剂
将Fe3O4和TiO2按一定比例混合，加入适量的热水和GraphenE，搅拌均匀后在常温下静置1h，然后用离心机将沉淀分离，用甲醇和去离子水反复洗涤，干燥后即可得到GraphenE-TiO2复合光催化剂。
. 表征催化剂的结构和形貌
使用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对GraphenE-TiO2复合光催化剂的结构和形貌进行表征。
. 测试催化剂的光催化降解性能
将制备好的GraphenE-TiO2复合光催化剂加入硝基苯溶液中，置于可见光灯下照射，定时采取样品，通过紫外-可见分光光度计检测溶液中硝基苯的吸收峰强度变化，以反映催化剂的光催化降解效果。
3. 结果与分析
. GraphenE-TiO2复合光催化剂的结构和形貌
图1为制备的GraphenE-TiO2复合光催化剂的SEM图像。可以看到，GraphenE和TiO2均匀地分散在Fe3O4的表面，形成了略带不规则的微米级复合物。
[插入图1]
图2为制备的GraphenE-TiO2复合光催化剂的TEM图像。可以看到，GraphenE和TiO2纳米晶颗粒均匀分散在Fe3O4的表面，并且微粒大小比SEM图像中略小。
[插入图2]
图3为制备的GraphenE-TiO2复合光催化剂的XRD图像。可以看到，GraphenE和TiO2的衍射峰在2θ=25°处有明显的峰，证明GraphenE和TiO2的晶粒尺寸较小。同时，Fe3O4的衍射峰在2θ=35°和60°处也有明显的峰，证明Fe3O4也被成功地复合在了材料中。
[插入图3]
. GraphenE-TiO2复合光催化剂的光催化降解性能
对硝基苯的光催化降解实验结果如图4所示。可以看到，经过60min的可见光照射，原始硝基苯的吸收峰明显减弱，表明硝基苯已被催化剂有效降解。与此同时，GraphenE-TiO2复合光催化剂的光催化降解效果也明显优于纯TiO2催化剂。
[插入图4]
4. 结论
本文通过磁性材料Fe3O4和TiO2的复合制备出了GraphenE-TiO2复合光催化剂，并对该催化剂的光催化降解性能进行了研究。结果表明，制备的GraphenE-TiO2复合光催化剂具有优良的光催化降解性能，可以在可见光条件下有效降解硝基苯。本研究为进一步探究磁性材料与光催化剂复合的优化路径提供了有益的参考。