两步水热法制备还原氧化石墨烯/纳米TiO₂复合材料及其光催化性能

言文远^1,2，周琪^1,2，陈星^1,3，杨勇⁴，吴玉程^1,2

1. 合肥工业大学材料科学与工程学院2. 合肥工业大学安徽省先进功能材料与器件重点实验室3. 中国科学院智能机械研究所纳米材料与环境检测实验室4. 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室

摘 要：为研究由还原氧化石墨烯（RGO）和具有高活性晶面的TiO₂组成的复合材料的制备方法及其光催化性能,首先采用两步水热法制备了RGO/纳米TiO₂复合材料:第1步为合成暴露高活性晶面的纳米TiO₂;第2步为将合成的纳米TiO₂与氧化石墨烯（GO）复合,形成RGO/纳米TiO₂复合材料。然后,利用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪和紫外-可见漫反射光谱等手段对制备的暴露不同晶面的纳米TiO₂和RGO/纳米TiO₂复合材料进行了表征,评价了其光催化性能。结果表明:在水热法的第1步中,通过调节HF的浓度能可控制备出具有高活性的（001）和（101）晶面的纳米TiO₂,氟原子在纳米TiO₂中以物理吸附态和化学结合态这2种形态存在;在第2步后,GO与纳米TiO₂复合形成RGO/纳米TiO₂复合材料,同时在此过程中GO被转化成RGO。在紫外光照射下,两步水热法合成的RGO/纳米TiO₂复合材料具有很好的光催化性能,明显优于商用TiO₂（P25）和纳米TiO₂的。RGO/纳米TiO₂复合材料的光催化性能有明显的提高,RGO和TiO₂暴露的晶面对光催化活性有影响。

关键词：TiO2;两步水热法;石墨烯;纳米TiO2复合材料;光催化;