棉纖維基納米復(fù)合材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、納米材料由于其結(jié)構(gòu)的特殊性往往表現(xiàn)出一般材料所不具備的一些殊特性質(zhì)，可以應(yīng)用到各種領(lǐng)域。目前制備納米材料的方法豐富多樣，其中靜電紡絲是一種簡(jiǎn)便有效的制備一維納米材料的方法。現(xiàn)有可紡的合成聚合物已多達(dá)一百多種，但多數(shù)合成高分子材料難自然降解，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。而天然棉纖維素作為一種來(lái)源豐富、廉價(jià)易得、可再生、可自然生物降解的天然高分子材料，也可通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備成棉納米纖維。通過(guò)化學(xué)或物理的方法可在棉納米纖維表面負(fù)載上無(wú)機(jī)納米材料，從而得

2、到優(yōu)于單一材料性能的復(fù)合納米材料。本論文的主要工作及取得的成果如下：
　　1、棉纖維/ZnO/CdS納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究
　　首先，通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制備直徑在100~200nm之間、具有大的比表面積、表面存在豐富的羥基、易于改性的納米棉纖維。然后，結(jié)合水熱法在棉納米纖維表面負(fù)載上ZnO納米棒。由于ZnO的禁帶寬度較寬，只在紫外光區(qū)域具有光響應(yīng)性，為了拓展其光響應(yīng)區(qū)間至可見(jiàn)光范圍，利用共沉淀法在其表面沉積上Cd

3、S納米顆粒，得到棉纖維/ZnO/CdS納米復(fù)合材料。利用SEM、TEM、XRD及UV等測(cè)試手段表征分析復(fù)合材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)及性能，并進(jìn)行了光催化實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：棉纖維/ZnO/CdS納米復(fù)合材料在可見(jiàn)光下180min對(duì)羅丹明B的降解率可超過(guò)70％。
　　2、棉纖維/In2S3納米復(fù)合材料的制備及其生長(zhǎng)機(jī)理研究
　　以棉納米纖維為基底材料，利用水熱法在其表面成功負(fù)載了厚度在10~15nm之間的超薄卷曲In2S3納米片。In

4、2S3超薄卷曲納米片相互連接形成多孔結(jié)構(gòu)，有效地增加了棉纖維/In2S3納米復(fù)合材料的比表面積。XRD、TEM及XPS表征分析確定該納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)為四方晶系。此外，為了探究In2S3超薄卷曲納米片的形成過(guò)程，分別研究了在反應(yīng)過(guò)程中還原性谷胱甘肽(GSH)、尿素的加入量和反應(yīng)時(shí)間對(duì)In2S3產(chǎn)物形貌及形成過(guò)程的影響。通過(guò)借助SEM觀察各條件下樣品微觀形貌的變化，對(duì)棉纖維/In2S3納米復(fù)合材料的可能形成過(guò)程進(jìn)行合理推斷。結(jié)果表明當(dāng)GSH

5、和尿素的濃度為12.5mM，In(NO3)3?xH2O的濃度為6.25 mM，180℃下反應(yīng)10h可以得到形貌良好、結(jié)構(gòu)均勻的CCNFs/In2S3納米復(fù)合材料。
　　3、棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復(fù)合材料的制備及其光催化性能研究
　　采用紫外還原法在棉纖維/In2S3表面負(fù)載Ag納米顆粒，然后再利用循環(huán)離子吸附法負(fù)載上一定量的CdS納米粒子，最后制備出棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復(fù)合材料。該材料進(jìn)一步優(yōu)化

6、了棉纖維/In2S3納米復(fù)合材料在可見(jiàn)光催化方面的催化效率。Ag和CdS納米粒子穩(wěn)定分散負(fù)載于In2S3納米片上，有效地提高了其對(duì)可見(jiàn)光的吸收能力。以羅丹明B為污染指示劑對(duì)棉纖維/In2S3、棉纖維/In2S3/Ag和棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復(fù)合材料在可見(jiàn)光激發(fā)下的光催化性能及其循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試研究。結(jié)果表明，棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復(fù)合材料在可見(jiàn)光下，40min對(duì)羅丹明B的降解率可達(dá)95%，并且具有穩(wěn)定的循