石墨烯复合光催化材料在环境治理中的应用研究进展

李恒，罗秋艳，王光辉，黄正根，胡德玉，滕鹏飞

(1.东华理工大学 水资源与环境工程学院，江西 南昌 330013;2.核工业270研究所，江西 南昌 330013)

自上世纪70年代以来，光催化技术在环境治理中由于能耗低、催化活性高，并可减少二次污染受到广泛关注[1-2]。石墨烯可在一定程度上改善传统光催化剂性能，一方面提高了活性组分的分散程度，另一方面加快了光生电子的迁移速率，是光催化材料中的理想载体。本文综述了石墨烯复合光催化材料及其在环境治理中的应用，并对未来的研究应用方向进行展望。

1 石墨烯的物理化学性质

石墨烯材料是一种由碳原子通过sp2杂化轨道形成的具有六边形蜂窝状晶格结构的二维片状材料，由于其具有以下优点，是较好的光催化剂载体：第一，具有优异的导电性能，可以将激发电子快速迁移到导带，抑制电子空穴的复合；第二，二维平面结构和较大的比表面积，增加了反应面积；第三，碳掺杂改性的能量带隙易于控制，增强了光吸收，扩大了光吸收范围；第四，石墨烯芳环与有机污染物之间π-π堆积的形成也有利于光催化剂对污染物的吸附，从而增强污染物去除效果[3]。而相对于单一的光催化材料，石墨烯-光催化复合材料可以有效提高光催化活性，扩宽催化剂的光响应波长范围，增强光催化材料的稳定性[4]。

2 石墨烯光催化复合材料

2.1 石墨烯-金属纳米粒子复合材料

金属纳米粒子(如Au，Ag，Cu和Pd等)由于局域表面等离子体共振和近场电磁的增强或共振光子的散射，可显著增强可见光的吸收能力和相邻光催化剂的电荷载流子浓度，具有较好的光催化性能[5]。……