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文 献 综 述1引言 作为一种应用最为广泛的光催化剂材料TiO2，在环境污染治理和太阳能利用等方面扮演了重要角色。
目前，在TiO2的制备等方面已经有了很大的突破，但由于其禁带宽度为3.2 eV（锐钛矿，Anatase）, 只能吸收波长小于387nm的紫外光，光催化效率很低。
石墨烯表现出更为优异的电输运性能、机械性能和表面化学性能，这使得其复合材料在光催化过程中的吸附效率、光生载流子的分离效率以及光催化效率得到极大的提高。
因此，石墨烯与TiO2等传统半导体光催化材料的复合可能是极为理想的新型光催化剂。
2水热法制备石墨烯/TiO2复合材料2.1仪器和试剂 冷场发射扫描电子显微镜(SEM,日本电子株式会社,JSM-7500F）；X线衍射仪（XRD,Bruker,B8Ad-vance）；紫外可见分光光度计(日本岛津,UV-2500)；比表面和孔隙分析仪(BET,Micromeritics TriStarⅡ3020）；水热反应釜(济南恒化，50mL)． 石墨粉(光谱纯,国药化学试剂有限公司)；钛酸四丁酯(化学纯,国药化学试剂有限公司)；浓硫酸、无水乙醇、亚甲基蓝、N、N－二甲基甲酰胺(DMF)均为分析纯．2.2 TiO2/石墨烯复合材料的制备 氧化石墨的制备参见Hummers［1］方法．在0℃的冰浴下，向装有115mL浓硫酸的1000mL烧杯中边搅拌边缓慢加入5g石墨粉，然后再缓慢加入15gKnMO4，并控制温度低于15℃．加完后，将温度升至35℃拌搅2h．加入230mL蒸馏水，此时温度会急剧上升，随后温度升至98℃，恒温搅拌15min；然后加入350mL蒸馏水和13mL H2O2，离心洗涤样品直至上清液采用BaCl2检测不到硫酸根离子，最后在真空干燥箱中于60℃干燥． TiO2/石墨烯复合材料制备方法［2］如下： 1)在250mL的锥形瓶中加入一定量的氧化石墨、70mL无水乙醇和4mL去离子水，置于超声清洗器中于室温水浴中辐射100min，静置过滤除去沉淀．2)在烧杯中加入7mL无水乙醇和0.1mL浓硫酸，混合均匀后加入1mL钛酸四丁酯，搅拌30min使之充分醇解．3)将钛酸四丁酯的乙醇溶液缓慢滴加到氧化石墨烯溶液中，同时剧烈搅拌．4)滴加完毕后，70℃水浴加热搅拌5h.将得到的产物用蒸馏水洗涤并分散到30mL H2O和0.6mL DMF的混合溶液中，然后转移到50mL水热反应釜中，在干燥箱中180℃恒温加热16h．将产物用去离子水离心洗涤，60℃真空干燥得最终产物．关于氧化石墨的用量,实验了1,2,5mg3个量,相对应的复合材料分别记为TG1、TG2和TG3．2.3光催化性能测试 将100mL 5mg/L MB溶液置于1Ｌ的烧杯中，加入7mg催化剂，在避光黑暗中搅拌1h，使达到吸附－脱附平衡，然后打开光源进行光催化测试，光源为2根8W的紫外灯管（主波长365nm），灯管距离液面约为15cm．每隔15min取样1次，离心，取上层清液测定紫外吸收．达到吸附平衡后的浓度记为C0，其他时刻样品的浓度记为Ct．3性质与性能 TiO2/石墨烯复合材料的光催化分解水制氢性能 对TiO2/石墨烯复合材料的光催化制氢特性进行了初步研究，下图(A)为样品在紫外-可见光照射下光解水产氢量随照射时间的变化曲线。
由图(A)可以看出，随着照射时间的延长，光催化分解水的产氢量逐渐增大。
光照2h TiO2/石墨烯光催化分解水的产氢量达到17.2μmol，远大于P25的产氢量(9.0μmol)。
图(B)为样品光催化分解水产氢速率随时间的变化曲线。
由图(B)可以看出，TiO2/石墨烯的光解水产氢速率为8.6μmolh-1，P25的光催化分解水产氢速率为4.5μmolh-1，且随着光照时间的延长，TiO2/石墨烯的光解水产氢速率几乎不变，说明TiO2/石墨烯在光照2h内具有良好的稳定性。
以上结果表明，石墨烯在 TiO2/石墨烯复合材料中可以很好的抑制光生电子-空穴对的复合，提高电子传导到光催化剂表面的速率，从而显著地提高复合材料的光催化分解水产氢活性。
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