負(fù)載Ag2O-TiO2的柔性氧化鋯納米纖維膜的制備及其光催化性能研究.pdf

1、近年來，經(jīng)濟(jì)的騰飛與社會(huì)的和諧發(fā)展出現(xiàn)了摩擦，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。目前，治理環(huán)境污染的方法有物理法、化學(xué)法、生物法等，但存在降解不夠徹底、成本高、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。光催化處理技術(shù)具有無毒無害、廉價(jià)、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)。目前光催化材料主要以顆粒形式使用，存在活性低、顆粒易團(tuán)聚、二次污染等問題，限制了實(shí)際應(yīng)用。通常采用噴涂負(fù)載的方式將其負(fù)載到金屬網(wǎng)、無紡布或者蜂窩陶瓷上以改善，但存在顆粒粘結(jié)不牢易掉落、顆粒分布不均勻等缺陷。近年來，相關(guān)科研人

2、員在光催化用納米纖維方面作了一些努力，雖取得一些進(jìn)展，但制備的纖維易脆斷，實(shí)用性差。因而，制備出光催化活性高，力學(xué)性能好的纖維類光催化材料是解決上述問題的關(guān)鍵。
　　為此，本課題利用靜電紡絲法制備了均勻負(fù)載有TiO2納米顆粒的柔性ZrO2納米纖維膜（YSZ-TiO2），并結(jié)合半導(dǎo)體復(fù)合的方法，用浸漬-涂覆和沉淀反應(yīng)技術(shù)，使Ag2O納米晶粒均勻涂覆在纖維表面，與TiO2間形成了p-n型的納米異質(zhì)結(jié)，降低光生電子與空穴的復(fù)合率，得到纖

3、維表面鑲嵌高活性Ag2O-TiO2的柔性ZrO2纖維膜材料（AZT）。
　　首先選TiO2 NPs濃度為1wt％、5wt%、10wt%的前驅(qū)體溶液，探究顆粒濃度對YSZ-TiO2纖維膜形貌結(jié)構(gòu)及柔性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TiO2 NPs濃度不超過5wt%時(shí)，顆粒在纖維膜內(nèi)部及表面分布的較為均勻，且具有良好的柔性。隨著顆粒含量的提高，纖維膜變得粗糙，比表面積提高，但柔性卻隨之下降；當(dāng)顆粒濃度達(dá)到10wt%時(shí)，纖維上的顆粒大量團(tuán)聚，纖維膜

4、變脆。本課題選取TiO2 NPs濃度5wt%時(shí)制備的YSZ-TiO2纖維膜為半導(dǎo)體復(fù)合的基材。隨后，利用沉淀法，選用0.02wt%、0.06wt%、0.10wt%三個(gè)AgNO3在溶液中的濃度，探究AgNO3的添加量對纖維膜形貌結(jié)構(gòu)及其光催化性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)AgNO3濃度不超過0.06wt%時(shí)，光催化性能隨AgNO3添加量的增加而提高。當(dāng)AgNO3的濃度大于0.06wt%時(shí)，纖維膜的光催化活性基本不增加。因此，得出以下結(jié)論：靜電紡

5、絲的前驅(qū)體溶液內(nèi)TiO2 NPs的濃度為5wt%時(shí)，沉淀反應(yīng)過程中AgNO3在溶液中的濃度為0.06wt%時(shí)，制備出的AZT納米纖維膜柔性和光催化性能是最好的。光催化性能測試表明，此纖維膜可在35min內(nèi)完全降解亞甲基藍(lán)（MB）染料，且具有良好的柔性和循環(huán)使用性能。
　　本課題通過靜電紡絲技術(shù)和沉淀反應(yīng)制備了一種新型的柔性AZT p-n納米異質(zhì)結(jié)納米纖維膜。其綜合性能十分優(yōu)異，具有巨大的使用價(jià)值和應(yīng)用前景，它為光催化材料的研究提供