利用還原氧化石墨烯（rGO）和單斜晶二氧化鈦（TiO
2 (B)）納米材料的獨特性能，rGO 和 TiO
2在尼龍膜上的紫外光輔助自組裝，構建了一種新型rGO-TiO
2 (B)復合膜（MrGO-TiO
2 (B)）。通過掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、紫外可見漫反射光譜、X 射線光電子能譜和 X 射線衍射分析對 MrGO-TiO
2 (B)的結構進行了表征。通過 2D/2D 自組裝，rGO 和 TiO
2 (B) 結合得更緊密，然后是 MrGO-TiO
2（B）表現出優(yōu)異的光催化活性和優(yōu)異的亞甲藍（MB）去除率。在太陽模擬氙燈照射下，MrGO-TiO
2 (B)/H
2O
2 /MB 系統在 60 分鐘內以 0.042 min
-1的恒定速率完全去除 MB。rGO和TiO
2 (B)的協同作用促進了MB的光催化降解。TiO
2 (B)在照射時被激發(fā)并產生電子和空穴。部分電子遷移到 TiO
2 (B) 表面與 H
2O
2反應生成羥基自由基，而其他電子遷移到rGO表面與H
2O
2反應，產生•OH。此外，檢測到許多超氧自由基（O
2 -）。TiO
2 (B)價帶中的空穴直接氧化MB。經過四輪重復使用后，MrGO-TiO
2 (B) 對 MB 降解的催化活性保持穩(wěn)定。因此，用 TiO
2 (B) 和 rGO對尼龍膜進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) TiO
2 (B) 和 (b) MrGO-TiO
2 (B)(1:20)的 TEM 圖像。(c) rGO 膜和 (d) MrGO-TiO
2 (B)(1:20) 的 SEM 圖像。
Figure 2. 不同樣品的結構表征。(a) GO、TiO
2 (B)和MrGO-TiO
2 (B)的XRD圖譜；(b) TiO
2 (B)的N
2吸附-脫附等溫線和孔體積分布；(c) TiO
2 (B)的紫外-可見漫反射光譜；(d) MrGO、TiO
2 (B)和MrGO-TiO
2 (B)的紫外-可見吸光度；(e) MrGO 的 XPS C1s 光譜，和 (f) MrGO-TiO
2 (B) 的 XPS C1s 光譜。
Figure 3. (a) TiO
2 (B), (b) MrGO, (c) MrGO-TiO
2 (B) (1:1), (d) MrGO-TiO
2 (B) (1:5)的原子力顯微鏡圖像, ( e) MrGO-TiO
2 (B) (1:10)，和 (f) MrGO-TiO
2 (B) (1:20)。
Figure 4. 不同膜的水通量（a）和接觸角（b）。
Figure 5. (a) MB去除的時間演化，(b) 不同體系的速率平衡常數，(c) 初始 TiO
2 (B) 含量和 (d) MrGO-TiO
2 (B) 中速率平衡常數對 MB 降解的影響太陽模擬氙燈照射（反應條件：C
0 (P25) = 0.08 g/L, C
0 (TiO 2 (B)) = 0.08 g/L, C
0 (H
2O
2 ) = 20 mM, C
0 ( MB) = 10μM，500 W 氙燈)。
Figure 6. (a)不同膜的礦化率和 (b) MrGO-TiO
2 (B) 在太陽模擬氙燈照射下的可重復使用性。
Figure 7. (a) DMPO-•OH 和 (b) DMPO- O
2 -加合物的 EPR 光譜。
Figure 8. MrGO-TiO
2 (B)/H
2O
2體系中染料光降解機理示意圖。
相關研究工作由浙江大學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/TiO
2(B) immobilized on nylon membrane with enhanced photocatalytic performance。
轉自《石墨烯研究》公眾號
