硫屬半導體異質結-聚砜纖維復合材料的制備與光催化水制氫.pdf

1、本論文利用高壓靜電紡絲法制備具有納微米尺寸、多孔結構、耐光降解性能良好的羧基聚砜電紡纖維氈，以其為載體，用水熱合成法制備了硫屬半導體異質結/聚砜纖維復合材料，研究該材料在紫外和可見光下光催化分解水制備氫氣的活性和穩(wěn)定性。主要包括以下4個方面內容：
　　(1)對聚醚砜(PES)等聚砜樹脂的可紡性和紡絲工藝進行了探索。聚合物溶液粘度是影響聚砜樹脂可紡性和電紡纖維表面形貌的重要因素。對于PES、聚苯砜(PPSU)體系而言，保持N-甲基吡

2、咯烷酮(NMP)/丙酮混合溶劑總量25mL不變，得到直徑均勻、表面平滑聚合物纖維的臨界質量分別為5.0g、5.5g。對于PES/PPSU混合物，聚合物的質量為5.5g(其中PPSU的質量為10wt％)，可以得到直徑均勻平滑的纖維。溶劑配比對纖維的表面形貌有較大的影響，采用高/低沸點混合溶劑可以提高可紡性，最佳的溶劑比為NMP：丙酮=6:4。
　　(2)引入苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物(SMA)對聚醚砜進行羧基化改性。相對于PES/S

3、MA二元體系，PES/PPSU/SMA三元體系在靜電紡絲過程中的可操作性更強。SMA含量影響載體對光催化劑的負載能力，對于PES/PPSU/SMA體系，PES/PPSU的用量為5.0g，SMA用量為0.5g時纖維具有較好的負載能力。
　　(3)在聚砜電紡纖維表面負載了分布均勻的ZnS/TiO2核殼型異質結。運用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、光電子能譜(XPS)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-VIS

4、)和熱失重(TGA)對復合材料進行了表征。透射電鏡結果顯示ZnS與TiO2分兩層包覆在聚合物纖維之上，形成核殼型的半導體異質結。UV-VIS分析顯示復合材料吸收光譜主要在紫外區(qū)域。利用汞燈模擬紫外光進行光催化分解水制氫，試驗結果表明ZnS/TiO2聚砜復合材料在光催化水制氫的過程中相對于粉體催化劑有較高的活性和重復穩(wěn)定性，在第3實驗周期的產氫量為15mL/h。
　　(4)在聚砜電紡纖維表面成功制備了的SnS/TiO2以及SnS2/