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浙江大學(xué)Baoliang Chen 課題組--固定在尼龍膜上的rGO-TiO2 (B)復(fù)合膜,增強(qiáng)光催化性能
      利用還原氧化石墨烯(rGO)和單斜晶二氧化鈦(TiO2 (B))納米材料的獨(dú)特性能,rGO 和 TiO2在尼龍膜上的紫外光輔助自組裝,構(gòu)建了一種新型rGO-TiO2 (B)復(fù)合膜(MrGO-TiO2 (B))。通過(guò)掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外可見(jiàn)漫反射光譜、X 射線光電子能譜和 X 射線衍射分析對(duì) MrGO-TiO2 (B)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò) 2D/2D 自組裝,rGO 和 TiO2 (B) 結(jié)合得更緊密,然后是 MrGO-TiO2(B)表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性和優(yōu)異的亞甲藍(lán)(MB)去除率。在太陽(yáng)模擬氙燈照射下,MrGO-TiO2 (B)/H2O2 /MB 系統(tǒng)在 60 分鐘內(nèi)以 0.042 min-1的恒定速率完全去除 MB。rGO和TiO2 (B)的協(xié)同作用促進(jìn)了MB的光催化降解。TiO2 (B)在照射時(shí)被激發(fā)并產(chǎn)生電子和空穴。部分電子遷移到 TiO2 (B) 表面與 H2O2反應(yīng)生成羥基自由基,而其他電子遷移到rGO表面與H2O2反應(yīng),產(chǎn)生•OH。此外,檢測(cè)到許多超氧自由基(O2 -)。TiO2 (B)價(jià)帶中的空穴直接氧化MB。經(jīng)過(guò)四輪重復(fù)使用后,MrGO-TiO2 (B) 對(duì) MB 降解的催化活性保持穩(wěn)定。因此,用 TiO2 (B) 和 rGO對(duì)尼龍膜進(jìn)行表面改性可以作為制備用于水處理行業(yè)的光催化膜的有前景的途徑。
 
 
Figure 1. (a) TiO2 (B) 和 (b) MrGO-TiO2 (B)(1:20)的 TEM 圖像。(c) rGO 膜和 (d) MrGO-TiO2 (B)(1:20) 的 SEM 圖像。
 
 
Figure 2. 不同樣品的結(jié)構(gòu)表征。(a) GO、TiO2 (B)和MrGO-TiO2 (B)的XRD圖譜;(b) TiO2 (B)的N2吸附-脫附等溫線和孔體積分布;(c) TiO2 (B)的紫外-可見(jiàn)漫反射光譜;(d) MrGO、TiO2 (B)和MrGO-TiO2 (B)的紫外-可見(jiàn)吸光度;(e) MrGO 的 XPS C1s 光譜,和 (f) MrGO-TiO2 (B) 的 XPS C1s 光譜。
 
 
Figure 3. (a) TiO2 (B), (b) MrGO, (c) MrGO-TiO2 (B) (1:1), (d) MrGO-TiO2 (B) (1:5)的原子力顯微鏡圖像, ( e) MrGO-TiO2 (B) (1:10),和 (f) MrGO-TiO2 (B) (1:20)。
 
 
Figure 4. 不同膜的水通量(a)和接觸角(b)。
 
 
Figure 5. (a) MB去除的時(shí)間演化,(b) 不同體系的速率平衡常數(shù),(c) 初始 TiO2 (B) 含量和 (d) MrGO-TiO2 (B) 中速率平衡常數(shù)對(duì) MB 降解的影響太陽(yáng)模擬氙燈照射(反應(yīng)條件:C0 (P25) = 0.08 g/L, C0 (TiO 2 (B)) = 0.08 g/L, C0 (H2O2 ) = 20 mM, C0 ( MB) = 10μM,500 W 氙燈)。
 
 
Figure 6. (a)不同膜的礦化率和 (b) MrGO-TiO2 (B) 在太陽(yáng)模擬氙燈照射下的可重復(fù)使用性。
 

Figure 7. (a) DMPO-•OH 和 (b) DMPO- O2 -加合物的 EPR 光譜。
 
 
Figure 8. MrGO-TiO2 (B)/H2O2體系中染料光降解機(jī)理示意圖。
 
       相關(guān)研究工作由浙江大學(xué)Baoliang Chen 課題組于2022年在線發(fā)表于《Science of The Total Environment》期刊上。原文:Reduced graphene oxide/TiO2(B) immobilized on nylon membrane with enhanced photocatalytic performance。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
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