TiO2復(fù)合納米纖維的制備及光催化性能研究.pdf

1、全球性環(huán)境保護(hù)已逐漸成為關(guān)注的熱點(diǎn),污染物的降解引起廣泛研究,有效的催化劑是降解污染物過(guò)程必不可少的材料。近幾年,半導(dǎo)體作為光催化劑運(yùn)用于光催化反應(yīng)取得顯著進(jìn)展,其中,半導(dǎo)體 TiO2具有成本低、無(wú)毒、光催化活性高、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn),能降解有機(jī)分子為無(wú)毒的二氧化碳和水。但大的帶隙能和光生電子-空穴對(duì)容易復(fù)合限制了TiO2光催化活性。摻雜的TiO2會(huì)產(chǎn)生次級(jí)吸收帶,降低帶隙能,促進(jìn)電子-空穴對(duì)的有效分離,進(jìn)而提高光能利用率。本論文采用

2、La3+、S單摻和La3+、S共摻的方法,在一定程度上提高TiO2光催化活性。
　　與傳統(tǒng)納米纖維的合成方法相比,靜電紡絲法有簡(jiǎn)單易行、成本低以及可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),制備的納米纖維比表面積大、孔隙率高和吸附性強(qiáng),應(yīng)用于光催化和自清潔等方面。本文以鈦酸四丁酯和聚乙烯吡咯烷酮為原料,利用靜電紡絲法制備摻雜的TiO2納米纖維。利用 XRD、SEM和 UV/Vis光譜測(cè)試手段對(duì)所合成樣品的結(jié)構(gòu)、形貌和光催化活性進(jìn)行表征。對(duì)比不同溫度焙燒1.5

3、mol％La/TiO2納米纖維的結(jié)構(gòu)、形貌和光催化活性,得到最佳焙燒溫度為600℃。隨著La3+摻雜量的增加,銳鈦礦相衍射峰變的寬且低,粒徑減小,La3+的摻雜明顯抑制TiO2的相轉(zhuǎn)變,提高相轉(zhuǎn)變溫度。La3+的摻雜增加了 TiO2中氧空位和表面缺陷數(shù)量,捕獲光生電子,抑制電子和空穴的復(fù)合,提高光催化活性。當(dāng)La/Ti摩爾比為1.5mol％時(shí),光催化活性最高。
　　S的摻雜抑制銳鈦礦相向金紅石相的轉(zhuǎn)變,隨著S含量的增加,銳鈦礦型T

4、iO2(101)衍射峰寬度逐漸寬化,且都寬于純TiO2衍射峰,說(shuō)明S的摻雜可以抑制TiO2晶粒生長(zhǎng)。適量的 S摻雜提高了 TiO2光催化活性,最佳摻雜量為1wt％,然而,過(guò)多的 S摻雜會(huì)破壞纖維形貌,呈現(xiàn)出片狀,表面積下降,光催化活性降低。
　　相比單摻TiO2,La3+、S共摻TiO2納米纖維顯示更優(yōu)的光催化活性。這可能是La3+、S共摻的協(xié)同效應(yīng)所致,不僅降低 TiO2禁帶寬度,有效地分離電子-空穴對(duì),提高量子效率,而且產(chǎn)生較