石墨烯基复合材料光催化降解废水有机污染物的研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-1204

摘要/Abstract

摘要：

光催化降解是快速高效处理废水中有机污染物的方法之一。石墨烯具有优异的电子传导性、宽的光吸收范围、大的比表面积和高吸附容量，与金属、金属氧化物、聚合物和其他化合物形成复合材料后，极大地提高了复合材料的光催化活性，可以更加高效地降解废水有机污染物。系统概述了石墨烯基复合材料的主要合成方法，石墨烯基复合材料在废水有机污染物去除中的应用；探讨了半导体光催化材料掺杂石墨烯后催化性能的提升及石墨烯强化复合光催化剂的机理，主要包括增加对有机污染物的吸附能力，加快电子迁移速率，拓宽光的吸收波长和强度；最后分析了石墨烯基复合材料目前存在的问题，指出了未来的发展方向。

关键词: 石墨烯, 光催化, 废水, 有机污染物

Abstract:

Photocatalytic degradation is one of the fast and efficient methods for the treatment of organic pollutants in wastewater. Graphene-based composites, due to exceptional electronic conductivity, broad light absorption spectrum, large specific surface area, and high adsorption capacity, significantly enhance the photocatalytic activity when graphene was combined with metals, metal oxides, polymers, and other compounds, resulting in more efficient degradation of organic pollutants in wastewater. The review systematically outlined the primary synthesis methods of graphene-based composite materials and their applications in the removal of organic pollutants from wastewater. The enhancement of catalytic performance in semiconductor photocatalytic materials doped with graphene and the mechanisms of composite photocatalysts enhanced by graphene were discussed. The mechanisms involved enhancing adsorption of organic pollutants, accelerating electron transfer rates, and broadening the range and intensity of light absorption. Finally, the existing problems of graphene-based composites were analyzed, and the future development direction was pointed out.

Key words: graphene, photocatalysis, wastewater, organic pollutants

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I11/1

图/表 3

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光催化剂	合成方法	催化剂投加量	污染物	污染物质量浓度	时间/min	光源	降解率/%	参考文献
二硫化钼量子点/还原氧化石墨烯	一锅溶剂热还原法	30 mg	罗丹明B	10 mg/L	80	300 W氙灯	97	〔34〕
氧化石墨烯/硒化铜	水热法	0.025 g	甲基绿	30 mg/L	45	可见光	89	〔35〕
氧化石墨烯/钨酸银-二硫化钼	超声水热合成	0.5 g/L	甲基橙	10 mg/L	90	可见光	93	〔36〕
氧化石墨烯/氧化锌	溶胶凝胶法	7.3 g/L	亚甲基蓝	163 g/L	30	汞灯	93	〔37〕
二氧化钛/石墨烯	原位生长法	5 mg	磺胺嘧啶	50 mg/L	40	氙灯	80	〔38〕
二硫化钼-氧化铁/石墨烯	水热法	10 g/L	四环素	10 g/L	140	可见光	96.6	〔39〕
银/石墨烯	生物合成	2 mg	刚果红	10 mg/L	300	可见光	90	〔40〕

光催化剂	合成方法	催化剂投加量	污染物	污染物质量浓度	时间/min	光源	降解率/%	参考文献
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氧化石墨烯/钨酸银-二硫化钼	超声水热合成	0.5 g/L	甲基橙	10 mg/L	90	可见光	93	〔36〕
氧化石墨烯/氧化锌	溶胶凝胶法	7.3 g/L	亚甲基蓝	163 g/L	30	汞灯	93	〔37〕
二氧化钛/石墨烯	原位生长法	5 mg	磺胺嘧啶	50 mg/L	40	氙灯	80	〔38〕
二硫化钼-氧化铁/石墨烯	水热法	10 g/L	四环素	10 g/L	140	可见光	96.6	〔39〕
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