BiFeO3納米纖維的電紡制備及其改性研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的提升，人類需求和社會(huì)財(cái)富的增加，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大。高濃度有機(jī)廢水和PM2.5日益增多，給環(huán)境帶來了污染和危害。這些污染嚴(yán)重威脅人類的生存和發(fā)展，開發(fā)一種簡便、有效、節(jié)能的手段解決污染，這是人類社會(huì)迫切需要解決的問題。鉍系材料解決水污染問題具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，鉍系半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶由B6S和B6P分別參與構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)縮短了鉍系半導(dǎo)體的帶隙，使鉍系半導(dǎo)體的光響應(yīng)范圍拓展到可見光領(lǐng)域。鉍系半導(dǎo)體可以利用可見光進(jìn)行催化，太陽能是一

2、種無污染的穩(wěn)定能源，有效利用太陽能，能緩解人類的能源危機(jī)。鉍系纖維催化材料具有優(yōu)異的比表面積、長徑比、成本低廉可以工業(yè)化生產(chǎn)而備受期待。
　　本文分別采用水熱法和靜電紡絲成功制備了一系列鐵酸鉍粉體和纖維，通過TG-DSC、FTIR、XRD、SEM、UV和TEM等分析手段對(duì)纖維的成分、形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過光催化降解有機(jī)污染物實(shí)驗(yàn)對(duì)鐵酸鉍的光催化性能進(jìn)行了表征，論文的主要內(nèi)容如下:
　　1．運(yùn)用水熱法成功制備了BiFe

3、O3粉體和Bi2Fe4O9粉體。Bi2Fe4O9粉體顆粒主要呈球形，顆粒尺寸均勻，直徑在75nm左右；BiFeO3粉體顆粒粒徑較小，尺寸大約為50 nm左右。BiFeO3粉體與Bi2Fe4O9粉體的禁帶寬度為2.18 ev、2.2 ev，BiFeO3粉體的催化染料降解率達(dá)到64％。
　　2．通過靜電紡絲技術(shù)制得了BiFeO3纖維的前驅(qū)體，在不同的溫度煅燒纖維樣品，隨著燒結(jié)溫度的提高，雜相逐漸減少，鐵酸鉍的特征峰逐漸加強(qiáng)，結(jié)晶度提高

4、，晶粒尺寸隨著燒結(jié)溫度升高而增大。高溫煅燒的纖維表面粗糙，呈現(xiàn)竹節(jié)狀，低溫煅燒的鐵酸鉍纖維表面光滑，粗細(xì)均勻。測(cè)得鐵酸鉍纖維的直徑為220 nm左右。550℃煅燒纖維樣品具有較好的結(jié)晶度與較低的禁帶寬度，樣品對(duì)染料降解率達(dá)到70%。纖維樣品具有弱磁性，催化應(yīng)用中可以進(jìn)行回收。
　　3．通過摻雜鋅離子成功改性鐵酸鉍纖維，改性纖維表面由光滑變粗糙。改性纖維的光學(xué)性能測(cè)試顯示了Zn-O的存在，鋅氧化物以顆粒狀覆載于纖維的表面，鐵酸鉍纖維