基于靜電紡絲法制備階層式多孔二氧化鈦基納米復合纖維及其光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦材料是一種高效、穩(wěn)定、價廉、環(huán)保的光催化劑，由于其帶隙較寬，僅在紫外光區(qū)域有光響應，因此對太陽光的利用效率較低。通過添加窄帶隙無機粒子，進而拓寬二氧化鈦納米材料的光響應范圍，是提高其光催化性能的一種有效途徑。本工作將“自上而下”的模板法（靜電紡絲）與“自下而上”的組裝方法（嵌段共聚物微相分離）相結(jié)合，采用“一步法”或“分步法”兩種不同策略，成功制備了二氧化鈦/三氧化鎢、二氧化鈦/磷鎢酸、二氧化鈦/金納米顆粒的復合纖維。采用掃描電

2、子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀（XRD）等手段表征了其結(jié)構(gòu)，以X射線光電子能譜分析(XPS)、示差掃描量熱儀（DSC）等結(jié)果為基礎(chǔ)，探討了其形成機理；并以乙醛氣體和羅丹明B溶液作為模擬污染物，系統(tǒng)考察了所制備復合材料的光催化性能。
　　1.二氧化鈦/三氧化鎢納米復合材料的制備與光催化性能研究：將聚苯乙烯-聚氧乙烯的嵌段共聚物（即PS-b-PEO）、異丙醇鈦（二氧化鈦前驅(qū)體）和苯酚鎢（三氧化鎢前驅(qū)體）共混

3、于氯仿中靜電紡絲，采用一步法，以受限情況下嵌段共聚物的自組裝帶動無機組分的選擇性分布，經(jīng)450 oC高溫煅燒，成功制備了二氧化鈦/三氧化鎢無機氧化物納米復合材料；該材料由二者物理混合而成，沒有晶格尺寸的摻雜，且分布均勻，無團聚現(xiàn)象；與純二氧化鈦相比，所得復合材料在紫外區(qū)和可見區(qū)的光吸收性能均有顯著提高，因此，當三氧化鎢的質(zhì)量分數(shù)為15％時，復合材料表現(xiàn)出最佳的光催化降解羅丹明B溶液的性能，性能的提高可被歸結(jié)為二氧化鈦與三氧化鎢之間有效的

4、異質(zhì)構(gòu)造；
　　2.二氧化鈦/磷鎢酸納米復合材料的制備與光催化性能研究：將PS-b-PEO、異丙醇鈦（二氧化鈦前驅(qū)體）和磷鎢酸（或經(jīng)聚苯乙烯修飾過的磷鎢酸）共混于氯仿中靜電紡絲，同樣采用一步法，以受限情況下嵌段共聚物的微相分離誘導無機組分的結(jié)構(gòu)，制備了二氧化鈦/磷鎢酸無機納米復合纖維；SEM和TEM結(jié)果表明，未經(jīng)修飾的磷鎢酸在與二氧化鈦的復合過程中出現(xiàn)了明顯的團聚現(xiàn)象，導致其在羅丹明B溶液降解中光催化性能表現(xiàn)不佳；而經(jīng)過PS修飾的

5、磷鎢酸在嵌段共聚物中PS段的誘導下，選擇性分布于二氧化鈦表面，從而實現(xiàn)了與二氧化鈦在納米尺度上的摻雜，因此在降解羅丹明B的測試中表現(xiàn)出良好的光催化性能；
　　3.二氧化鈦/金納米顆粒納米復合材料的制備與光催化性能研究：將靜電紡絲制備的二氧化鈦納米纖維構(gòu)成的無紡布臵于氯金酸溶液中采用光還原法分步制備了二氧化鈦/金納米顆粒復合纖維；系統(tǒng)研究了氯金酸溶液濃度和光還原時間等因素對金納米顆粒的大小、尺寸分散程度以及顆粒數(shù)量等的影響規(guī)律；將所