石墨烯绿色合成

1、绿色合成方法课程论文石墨烯基半导体光催化剂的研究进展摘要：石墨烯因其具有独特的二维结构、卓越的导电性、优异的电子迁移率以及极高的比表面积以及众多出色的物理化学性能，已经成为各领域的研究热点。特别是石墨烯基半导体复合材料在环境保护与能源储存领域的应用前景引起了大量关注。本文总结了截止目前为止采用的不同方法设计并合成石墨烯半导体催化剂的方法以及其在光催化性能。此外，对于相应的石墨烯半导体复合体系的光催化性能通过对污染物的光催化降解效果来讨论。关键词：石墨烯；半导体；复合光催化剂Progress in graphene-based semiconductor photocatalystsAbstra

2、ct：Graphene has become a hot topic in various fields for its unique two-dimensional structure, excellent electrical conductivity, superior electron mobility and extremely high specific surface area as well as many outstanding physicochemical properties. In particular ,graphene-based semiconductor co

3、mposite attracted extensive attention because of their potential applications in environmental protect and energy storage areas . This article summarizes the recent progress in the design and fabrication of graphene-based semiconductor photocatalysts via different methods and their photocatalytic pe

4、rformance. Furthermore, the photocatalytic properties of the resulting graphene-based composite systems are also discussed by photocatalytic degradation of pollutants.Keywords：Graphene ; semiconductor; Composite photocatalyst.1 引言随着人类社会经济的飞速发展，环境污染和能源危机状况也日趋紧迫，这些都严重制约了人类社会的可持续发展。特别是对于我国这样的在资源人均占有量本就

5、贫乏的人口大国，能源消耗和污染物排放量却位居世界前列，日趋严重的环境污染和生态退化危机对于我国是尤其严重的考验。为了达到净化环境和修复生态的目的，人们着手研究并开发了多种技术来消除污染物和杀灭细菌。其中，光催化技术以其独特的优势成为一种在能源和环境领域有着重要应用前景的绿色技术1。人类不仅可以通过光催化技术分解水产生清洁的氢能以解决目前的化石能源枯竭危机也可以利用光催化降解并去除环境中的有机污染物，实现廉价可行的环境治理途径。因此，光催化技术有望成为未来有效解决环境和能源问题的重要途径2,3。光催化技术的核心是开发出催化活性高、稳定性好且可循环利用的绿色环保光催化剂。自1972年，Fujish

6、ima和Honda发现光催化水分子在TiO2电极上裂解这一现象以来1，高活性氧化物半导体光催化剂的研究，因其能在光能转化和环境保护领域的应用，取得重大进展。当一个光子，能量（h）正好等于或大于半导体的能隙（Eg）时，价带中的一个电子就会被激发到导带中，同时在价带中留下一个空穴。光致空穴和电子在降解污染物，光催化净化；太阳能转化如制氢，光伏发电等过程中的作用举足轻重。然而，光激发产生的空穴与激发态电子不稳定且很容易复合。在复合时，输入的能量以热的形式耗散，这造成光催化作用效率变低4。在过去十的年里，科学家提出了许多应用方案来提高半导体光催化剂的光催化活性，比如通过合适的结构设计5,6、掺杂7,8

7、、负载贵金属元素9,10、或者形成半导体复合物等11。人们一直在努力尝试着寻找到一种合适的、能明显提高半导体光催化剂活性的基体材料，直到人们发现石墨烯可以满足以上要求，且效果显著而稳定。石墨烯，作为一种新型碳材料，自从其在2004年首次由Geim通过机械剥离法获得11后便引起了各领域对其大量的关注。石墨烯是由碳原子正六边形紧密排列成单层二维结构。它可通过不同方式形成零维的富勒烯、一维的碳纳米管或三维的石墨，因此石墨烯又被称作是石墨材料的基本单元12,13。石墨烯的这种特殊结构使其具备许多优异的性质，如室温下具有较高的载流子迁移率(200 000 cm2.V-1.s-1)14，高机械强度15，极

8、高的导热率(5000 W.m-1.K-1)16以及高达2600.g-1的比表面积16。这些特性使得石墨烯可以作为制备催化剂的理想基体材料。2 石墨烯基半导体光催化剂的制备2.1 石墨烯的制备历史上第一块单独分离的石墨烯片层是人工使用胶带剥离得到的11，得到的石墨烯片层具有独特的结构以及优异的性能。在那之后很多不同的石墨烯合成方法也相继出现17，不仅开发了许多生产高产量石墨烯的方法，也发展了大量的石墨烯基复合材料。大体上，这些合成方法可以分为“自下而上”和“自上而下”两种。自底向上的方法包括从碳源直接合成石墨烯，如CVD法，在金属箔衬底生长形成大面积、单层少数几层石墨烯片层以及SiC基底上的外延

9、生长18,19,20。这些方法得到的石墨烯薄膜可以在刻蚀去金属衬底后，转变成聚合物基底，过程简单。但是此类方法操作复杂，金属衬底成本高，难以大量生产，所以并没有得到广泛应用。与“自下而上”不同，“自上而下”方法可以得到高产率、高质量的分子结构明确的石墨烯。在“自上而下”中可以通过对天然石墨进行化学剥离21、热处理剥离22、静电剥离23等方法得到石墨烯。目前普遍最常用到的是化学还原GO法，如图1所示。其中，氧化石墨一般是GO法制得。根据Hummer和Offeman报道的制备氧化石墨GO方法24，还原的GO可以通过分散剥离GO得到，而GO可以用强化学氧化剂如HNO3，KMnO4和H2SO4氧化天然

10、石墨粉制得。制得的产物经过离心分离，洗涤，透析去除聚集体和包括残留的离子和酸等无机杂质。更重要的是，这种分散得到的石墨烯片层含有大量含氧官能团，如羧基、羟基和环氧功能团。含氧官能团使得GO能与阳离子反应，而且提供了纳米粒子成核和生长的活性位点。因此，各种以石墨烯为基础的复合物快速发展起来。此外，功能化的GO可以用热还原25、化学还原26、电化学还原27、光热还原28、光催化还原29、超声化学还原30、微波还原31等方法还原并形成具有局部的sp2结构的混合网络的石墨烯。图1 用Hummers法通过化学还原氧化石墨并制备石墨烯的过程。2.2 石墨烯基半导体光催化剂的的制备截止目前为止已有许多半导体

11、光催化剂被用到以石墨烯为基础的复合物和/或功能化GO的合成中。主要包括金属氧化物（如TiO232，43-48 ,51,52，ZnO33，SnO234,49，Cu2O35，MnO236等），盐类（如ZnS37,CdS37，CdSe50，Bi2WO638,BiVO439，ZnFe2O440等），非金属聚合物（如石墨型氮化碳41），银/卤化银（Ag/AgCl42）等。较常用的制备方法是原位生长法，溶液混合法，水热和/或溶剂热法。在以下的段落中将介绍更详细可用的合成路线。2.2.1 原位生长法以石墨烯为基础的金属复合物多用直接生长法制备。最常用的石墨烯和金属复合物的前驱体分别是功能化GO和金属盐类。通

12、常，金属盐先和GO混合，然后转变成相应的氧化物，形成GO/金属复合物。在把GO还原后就得到以石墨烯为基础的金属复合物。例如：Sn2+或Ti3+离子加入到功能化的GO分散液里，然后在低温下转变成SnO2或TiO2纳米粒子。在这个过程中GO被SnCl2或TiCl3还原成石墨烯34。在石墨烯基底上生长的SnO2和TiO2纳米粒子的不同形态由各自对应离子的还原性和水解速率决定。石墨烯-ZnO复合物也是通过类似方法合成的。Zn2+被吸附于氧化石墨烯片层上，然后150下在干燥空气条件下加入NaOH和NaBH4转变成ZnO纳米颗粒33。在还原氧化石墨烯之后，就制得石墨烯/ZnO复合光催化剂。其中，石墨烯片层

13、上的ZnO纳米粒子尺寸在10-20nm，且粒径分布很小。Lambert等43也报道了在GO的水分散液中，用水解TiF4原位生长法制备花状的锐钛矿TiO2-石墨烯复合物。在这种情况下,当氧化石墨烯的浓度足够大且停止搅拌，就可以得到长程有序排列的TiO2-GO片。Li等44用无模板自组装过程开发了直接在石墨烯片层上生长统一孔径的介孔尖晶石型TiO2纳米球（见图2）。他们使用硫酸钛和功能化石墨烯作为起始原料。在石墨烯片层上的环氧基团和羟基功能基团充当了非均相成核位点固定尖晶石纳米颗粒，结果使得石墨烯片层上形成了均匀分散的介孔尖晶石TiO2纳米球。有趣的是，一些非常细小的初级TiO2纳米颗粒以取向态吸

14、附在石墨烯片层上，在形成纳米球的过程中可以促进形成一种像单晶的单个纳米球的微结构。更进一步发展起来的直接生长方法被用来制备多种以石墨烯为基础的复合物。例如：Wang等45使用阴离子型硫酸盐表面活性剂使石墨烯稳定在水溶液中，同时促进在石墨烯上自组装原位生长锐钛矿型，金红石型的TiO2纳米线的过程。Du等46也制备了分层有序的大孔TiO2-石墨烯薄膜。他们采用限制性的自组装方法制得了具有二维六边形连通介孔结构，且分层有序的多孔二氧化钛薄膜。然后，用原位还原GO的方法将石墨烯混合进二氧化钛骨架中（见图3）。图2.（a）通过无模板自组装方法制备介孔TiO2纳米球/石墨烯复合物的图解。（b）以上方法制备

15、的介孔锐钛矿型TiO2纳米球/石墨烯复合物的侧视图和（c）正视图。 图3.原位还原加入自组装体系氧化石墨，制备有序大孔-介孔TiO2-石墨烯复合物薄膜示意图。这种原位生长法能有效避免半导体纳米粒子在石墨烯片层上发生团聚。Zhu等47报道了以TiCl3作为还原剂和二氧化钛的前驱体，一步法水相合成高质量石墨烯/TiO2复合纳米片。类似的石墨烯/CdS复合物也可以用GO与Cd(CH3COO)2·2H2O在DMSO中通过一步法制备。在一步法反应过程中从DMSO37中释放出的H2S充当了还原剂和硫源两种角色。因此，GO的还原和CdS的沉积同时发生，使得CdS纳米颗粒得以均匀紧密地分布在石墨烯上

16、。CdS纳米颗粒的尺寸分布在10nm附近（见图4）。图4.通过溶剂热原位生长法制得的石墨烯/CdS的（a）TEM和（b）高分辨TEM图像。2.2.2 溶液混合法溶液混合法目前已被广泛用来制备石墨烯/半导体复合光催化剂。例如，TiO2颗粒和GO胶体经超声分散混合，接着经紫外光辅助光催化还原反应，得到TiO2/石墨烯复合物48。Peak等49先使用水解SnCl4与NaOH混合物方法合成了SnO2溶胶，然后在乙二醇中和准备好的石墨烯分散体系混合，得到SnO2/石墨烯复合物。Zhu等42使用水/油体系制备GO包裹的Ag/AgX(X=Br,Cl)复合物。他们将GO分散液和AgNO3加入到CTAB或CTA

17、C的三氯甲烷溶液中，在室温下磁力搅拌，制备Ag/AgX/GO混合物（如图5）。考虑到石墨烯有sp2杂化碳组成的巨大网络，这种材料倾向于和其他类石墨烯的材料形成强键。Sun等41使用溶液混合化学还原法，合成了聚合物复合光催化剂-石墨烯/石墨型的氮化碳。三聚氰胺分子可以通过芳环结构的吸附到石墨烯片层上，经过处理后，聚石墨型氮化碳就沉积于GO片层表面，形成层状复合物。类似地，Geng等50将哌啶修饰的CdSe纳米颗粒与氧化石墨烯混合，得到了石墨烯-CdSe量子点复合物。他们认为，哌啶配体在CdSe纳米粒子覆盖到GO片层上的过程中，可以提供-相互作用。图5. 用溶剂混合法制得的（a）Ag/AgBr/G

18、O和（b）Ag/AgCl/GO的SEM图像。2.2.3 水热/溶剂热法水热/溶剂热法是一种用于半导体晶体生长的传统方法，同样也是另一种制备与石墨烯相关的半导体复合物的有效方法。在此过程中，半导体纳米粒子或它们的前驱体被负载到氧化石墨烯表面，这些氧化石墨烯再被还原成石墨烯。例如，Fu和Wang等通过一步法水热法在水-乙醇溶液中合成了不同石墨烯浓度的ZnFe2O4-石墨烯复合光催化剂40。他们使用Zn(NO3)2·6H2O和Fe(NO3)3·9H2O作为ZnFe2O4的前驱体，GO作为石墨烯的来源。在水热反应过程中GO被还原成石墨烯，同时ZnFe2O4纳米粒子在石墨烯表面形成（

19、见图6）。石墨烯-Bi2WO6复合光催化剂也可通过原位水热反应在GO存在的条件下制备出来38。此外，一些溶剂热实验可以在石墨烯表面得到特殊形貌的半导体纳米粒子。例如，Ding等51用溶剂热法合成了石墨烯承载的超薄锐钛矿型TiO2纳米膜。这种膜将(001)高能晶面暴露出来。在此过程中，在TiO2纳米晶形成的同时锐钛矿型TiO2纳米片直接生长于GO基底上。之后，在N2/H2气氛中热处理，GO被还原到石墨烯。这造成了石墨烯/TiO2复合物独特的混合结构。Zhang等32在乙醇-水混合溶剂中，用水热法处理GO和P25粉，合成了石墨烯-TiO2纳米复合光催化剂。最近，Shen等52找到了一种环境友好一步

20、水热法来制备石墨烯-TiO2纳米复合物。此法使用葡萄糖作为还原剂。他们认为这种方法，过程简单，方案可行，因为所有过程中只用到水和葡萄糖。图6.通过水热法制备的ZnFe2O4/石墨烯复合物光催化剂典型的TEM图像（a）；（b）ZnFe2O4/石墨烯复合物的高分辨TEM图像。2.2.3 其他方法现在有一种非水原子层沉积法已经应用于制备金属氧化物-石墨烯混合纳米复合物。例如，Meng等53报道了首次制备SnO2-石墨烯纳米复合物。使用的是SnCl4和水作为ALD的前驱物。SnO2纳米粒子/纳米膜及无定型/晶体相由改变温度来调整。3 石墨烯基半导体在光催化中的应用近些年来，半导体媒介的光催化剂因其在环

21、境和能源相关领域的潜在应用价值吸引了世界上众多目光4,8。然而，光催化材料中光致电子-空穴对极高的复合速率，造成了较低的催化效率。这限制了光催化材料的实际应用。因此，抑制载流子的重新复合是提高半导体光催化剂的催化效率的突破口。除了通常的掺杂和共吸附，碳-半导体混合材料成为了一类新的光催化剂也吸引了很多关注54,55。碳和半导体结合的复合光催化剂能够提供分离电子-空穴对的潜在可观的效率。以石墨烯为基础的半导体光催化剂，已经在降解污染物，光催化制氢，光消毒等方面得到应用。综述的这个部分，概括介绍了以石墨烯为基础的半导体光催化剂在降解污染物方面的主要应用。3.1 光催化降解污染物近些年来，随着环境污

22、染越发严重，人们投入了大量精力来处理从城市和工农业排放的大量有机废水。在环境保护领域，也使用了多种催化技术，其中光催化降解有机污染物是近年来的研究热点之一。已有研究表明，采用光催化技术可将水中的烃类、卤代物、羧酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷农药、杀虫剂等有机污染物完全矿化为H2O和CO2等无害物48。目前普遍认为石墨烯凭借其超强的电荷传递能力，可显著提高半导体的光催化活性。因此以石墨烯为基体材料制备的半导体复合催化剂以其独特优异性能成为目前研究最为火热的光催化降解有机污染物的技术。半导体的能带结构一般由较低能级的价带和高能级的导带构成，价带和导带之间存在禁带，禁带的大小一般用带隙能（

23、Eg）表示。当照射到半导体的光能量（h）大于或等于带隙能（Eg）时，半导体吸收能量，产生光生电子(e-)-空穴(h+)对。e-和h+能够在电场作用下分离并扩散到催化剂表面，与吸附在半导体表面的OH或O2等发生反应，生成·OH和·O2-等活性自由基团。同样地，光生e-与h+也可通过直接复合并以热量的形式释放能量，自身消耗光生电子以及空穴。因此提高光催化反应效率的关键在于尽可能减少光生电子与空穴的复合。在此，石墨烯作为催化剂基体材料可以有效减少电子与空穴的复合，下图7为石墨烯/TiO2复合光催化剂光催化促进机理图57：一方面，石墨烯能够充当捕获光生电子的电子陷阱，分离出来的电子

24、被吸附的O2吸附接收，并产生·O2-活性自由基；另一方面，分离的空穴被OH捕获，并产生·OH活性自由基。因此，石墨烯能够促进光生电子一空穴对的分离，生成更多的·OH和·O2-活性自由基，从而提高光催化反应的活性。图7：石墨烯/TiO2复合光催化剂光催化促进机理图这些复合物具有很高的染料吸附容量，较广的光吸收范围，以及很强的载流子分离和传导性能。例如，Zhang等32报道了P25-石墨烯复合物作为高效率光催化剂。这种复合光催化剂相比较单一的P25而言，同样是在紫外光或可见光照射下，对MB水溶液的降解作用明显增强。图7所示MB分子从溶液中转移到TiO2表面，

25、并且通过MB和石墨烯之间的，并列的面面取向的-共价键吸附到催化剂表面。因此，对比单一的P25，染料的吸附性增强了。此外，增大的光反应范围，加上增强的载流子分离和传导性能使得光催化性能得以增强。除此之外，TiO2-石墨烯复合物与TiO2-碳纳米管复合物相比，在同样的碳含量的条件下活性更高。原因是，石墨烯具有巨大的二维平面结构。此种结构促进了载流子的传输和染料的吸附，这种性能在其他TiO2-碳材料光催化剂上少有报道。图8.（a）P25-石墨烯复合物，在石墨烯表面吸附亚甲基兰，光催化亚甲基兰降解时，石墨烯起到的作用图解。降解亚甲基兰性能的比较，（b）紫外光和（c）可见光分别为：（1）P25，（2）P

26、25-碳纳米管（P25-CNTs），（3）P25-石墨烯（P25-GR）光催化剂。然而Zhang和Tang等56发现TiO2-石墨烯复合物本质上和其他TiO2-碳（碳纳米管，富勒烯，活性炭）复合材料相同，均是在其中起到提升TiO2光催化性能。他们报道了TiO2-石墨烯纳米复合物在环境条件下可以作为光催化剂使用，在气相催化降解苯时，光催化活性及催化剂本身的稳定性都比单纯的TiO2好。此外他们也分别研究了不同石墨烯含量的复合物在空气中分解苯、在水中分解MB的效果，如图8所示。图9.不同石墨烯含量的P25-石墨烯（P25-GR）光催化剂，光催化降解亚甲基兰的性能在（a）紫外光和（b）可见光两种条件下

27、的比较。最近，Zhou等58证明了，在模拟太阳光辐射下，在石墨烯表面上，单分散的锐钛矿型TiO2纳米粒子，在降解水溶液中的MB的过程中，充当了光催化性能的增强剂。所有前述的结果显示了在复合物中的石墨烯可以提高带电粒子的分离性能，同时增加了光催化活性。对于TiO2-石墨烯复合物，在紫外光辐射下，TiO2被激发形成电子-空穴对。这些光致电子倾向于转移到石墨烯片上，然后被溶解氧消除，这个过程促进了空穴和电子的分离。与此同时，空穴或者和吸附的水反应（或表面羟基）形成羟基自由基，或者直接氧化多种有机化合物。紫外光下光催化降解的主要反应步骤的机理如下机理(1)到(5)所示：TiO2 + hvTiO2(e-

28、 + h+) (1)TiO2(e-) + Graphene-TiO2+ Graphene (e-) (2)Graphene (e-)+O2Graphene + O2- (3)TiO2(h+) + OH- TiO2 + OH (4)OH + PollutantsDegradation products (5)众所周知，TiO2光催化剂拥有极佳的活性和稳定性，但是其最大的缺点是由于其较宽的能隙，催化需在紫外线辐射条件下才可进行。因此，开发设计可见光活性的光催化剂是非常有价值和前景的。最近有发现TiO2-GO和TiO2-石墨烯复合物在可见光下具有光催化活性的主要主要原因是和钛元素结合在一起的碳酸盐结

29、构片段。Zhang等32的研究显示了P25 TiO2-石墨烯复合物。这种复合物对分解水溶液中的MB显示了很高的可见光催化活性。这得益于复合物中的石墨烯可以提高光吸收范围，提高电子-空穴对的分离度，以及增加污染物的吸附性。除了TiO2-石墨烯复合物以外，石墨烯和其他半导体光催化剂形成的复合物，如SnO2-石墨烯34，ZnO-石墨烯33，Bi2WO6-石墨烯38，Ag/AgCl/GO42，Ag/AgBr/GO42，ZnFe2O4-石墨烯40等作为降解水中有机污染物的高效光催化剂相继报道。例如，Zhang等34对SnO2-石墨烯和TiO2-石墨烯复合物，在水中降解自身光敏的罗丹明B的可见光光催化性能

30、进行了评估后，发现这两种复合物都具有极佳的光催化性能。这个现象可归功于复合物中的石墨烯具有高电导率和有效的带电粒子分离作用。令人惊奇的是，SnO2-石墨烯复合体系的光催化性能比TiO2-石墨烯更高。这主要因为在SnO2-石墨烯体系中，电子电势差更大，电子在热力学上更倾向与从RhB*转移到SnO2上。此外,最近，Gao和合作者们38研究了Bi2WO6-石墨烯复合光催化剂，在可见光下催化降解RhB。如图10所示，在石墨烯和Bi2WO6之间的电子相互作用、带电平衡使得费米能级转变和导带电势差减小。于是，石墨烯- Bi2WO6复合物的费米能级负转变，光电子的高迁移率，有效抑制了带电粒子之间的复合，最终

31、导致光催化性能的提高。图10.纯Bi2WO6和Bi2WO6-石墨烯的能级图和光催化过程图解。最近，Zhu等42首次报道了Ag/AgX（X=Br，Cl）包裹的GO复合物，作为高效可见光等离子元化光催化剂。这些光催化剂在光降解水中的MO时显示出高效的光催化性能和稳定性如图11所示。这种可观察到的增强作用主要因为Ag/AgX和GO的混合，混合后Ag/AgX/GO对MO的吸附亲和力增加了。同样，在Ag/AgX/GO中更小的Ag/AgX纳米粒子，也促进了带电子的转移，抑制电子-空穴对的复合。在另一体系中，石墨烯被引入到ZnFe2O4光催化剂中用来光催化水中的MB40。与对照组的纯ZnFe2O4相比，Zn

32、Fe2O4-石墨烯在光催化活性方面显示出明显的提高。因为在ZnFe2O4-石墨烯耦合体系中光致载流子能有效分离。图11.（A）Ag/AgBr（a）和Ag/AgBr/GO（b）复合物体系，（B）Ag/AgCl（a）和Ag/AgCl/GO（b）复合物体系在可见光下催化降解亚甲基橙的光催化活性比较。（C）和（D）分别是Ag/AgBr/GO和Ag/AgCl/GO降解亚甲基橙的循环曲线。4 总结与展望总的来说，功能化石墨烯可以引入到很多种半导体光催化剂中，形成以石墨烯为基础的半导体复合物。石墨烯的掺入可以提高这些复合物的特有性能并且可能出现新的特性，比如高的燃料吸附容量，更宽的光敏感区间，更强的载流子分

33、离和转移能力，这些性能总体上增强了光催化能力。为了改进以石墨烯为基础的半导体光催化剂，研究者们使用了各种手段，如原位生长法，溶液混合法，水热和/或溶剂热法来制备。而且得到的这些复合光催化剂被广泛用于降解污染物，光催化制氢以及光催化消毒等领域。以石墨烯为基础的半导体光催化剂，因其在环境和能源领域的潜在应用，格外令世人瞩目。尽管研究已经得到了较大的进展，但是在这个领域的研究仍处于初始阶段，需要进一步发展深入。首先，作为复合物中一种基本组分，石墨烯的制备技术仍未成熟，质量的控制问题需要商榷。更新的制备技术已经发展出来，可以制造出高质量，高纯度，层尺寸可控、化学成分可控，缺陷数量可控的石墨烯或氧化石墨

34、烯。其次，以石墨烯为基础的半导体复合物的性能受到这些复合物的数量和微结构的制约。因此，对功能化复合物需要更精细的设计，来达到更高的性能，更均匀的孔径，更好的光催化效果。再有，材料科学和技术领域在过去几年的快速发展引发了大量先进光催化材料的发明。一些有趣的现象在将这些新奇的光催化剂和石墨烯或氧化石墨复合后被发现。最后，以石墨烯为基础的半导体复合物体系，光催化性能增强的机理还有部分不明确。例如，是否TiO2-石墨烯复合物与其他TiO2-C（活性炭，富勒烯或碳纳米管）复合材料真正不同。而且，复合物中石墨烯的含量与光催化能力之间的关系的解释仍有争议。所以，对于石墨烯之于光催化剂增强作用的机理，需要更多

35、的研究，完善和提出更普遍适用理论。虽然如此，以石墨烯为基础的半导体复合物光催化剂仍然可以发展成为解决环境和能源相关问题的重要材料。参考文献1 Fujishima A. Electrochemical Photolysis of Water at a Semiconductor ElectrodeJ. nature, 1972, 238: 37-38. 2 Hu X L, Li G S, Yu J C. Design, Fabrication, and Modification of Nanostructured Semiconductor Materials for Environmental

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