納米棉纖維-ZnO復(fù)合材料的改性及光催化性能研究.pdf

1、ZnO作為一種價(jià)格低廉、光敏性強(qiáng)的催化材料而備受研究者青睞。但是目前ZnO催化劑的使用存在兩大難題:一，其呈粉末狀，自身易團(tuán)聚，很難回收再利用;二，只對(duì)紫外光區(qū)有響應(yīng)，無(wú)法充分利用太陽(yáng)能?；诖?，一方面，本文選用自然界中含量豐富易得的棉纖維，結(jié)合靜電紡絲技術(shù)制成多羥基結(jié)構(gòu)、比表面積比較大、含有豐富的結(jié)合位點(diǎn)的納米纖維膜與之復(fù)合，有效解決了催化劑回收難的問題，實(shí)現(xiàn)了催化劑的循環(huán)再利用。另一方面，本文選用廉價(jià)環(huán)保的窄禁帶的半導(dǎo)體材料CuS、

2、Ag3PO4和具有獨(dú)特上轉(zhuǎn)換性能的碳量子點(diǎn)與之復(fù)合，使其光響應(yīng)區(qū)域拓展至可見，進(jìn)而提高太陽(yáng)能的利用效率。本論文以靜電紡絲技術(shù)結(jié)合水熱法制備納米棉纖維/ZnO復(fù)合材料為基礎(chǔ)，圍繞納米棉纖維/ZnO復(fù)合材料的改性及光催化性能探究主要開展了以下三個(gè)方面研究?jī)?nèi)容:
　　1、納米棉纖維/ZnO/CuS的制備及光催化性能研究
　　為了增大棉纖維比表面積給ZnO的復(fù)合提供豐富結(jié)合位點(diǎn)，采用靜電紡絲技術(shù)加工制備納米棉纖維，其尺寸大小約為10

3、0-300nm。通過簡(jiǎn)單的物理涂覆以及水熱等方法在納米棉纖維上生長(zhǎng)棒狀ZnO晶體使納米棉纖維/ZnO材料呈三維結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步增加復(fù)合材料的光響應(yīng)區(qū)域，采用易操作的循環(huán)離子吸附法在ZnO表面引入了CuS納米顆粒（直徑10-15nm），使光催化效率由10％提高到了97％。通過XPS驗(yàn)證了光催化大幅度提高的主要原因來自于Cu+參與的電子界面轉(zhuǎn)移效應(yīng)。
　　2、納米棉纖維/ZnO/Ag3PO4的制備及光催化性能研究
　　為拓展納米

4、棉纖維/ZnO復(fù)合材料光響應(yīng)區(qū)域至可見區(qū)域，通過簡(jiǎn)單的原位沉淀法在納米棉纖維/ZnO表面成功的引入了Ag3PO4納米顆粒，尺寸約為15-20nm。光催化實(shí)驗(yàn)表明，Ag3PO4的引入使光催化效率從10％增加到了97％，且循環(huán)降解實(shí)驗(yàn)表明該復(fù)合材料具有很好的光催化穩(wěn)定性。其原因主要?dú)w結(jié)為ZnO與Ag3PO4形成了異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，有效的分離了電子和空穴。
　　3、納米棉纖維/ZnO/碳量子點(diǎn)的制備及光催化性能研究
　　以廉價(jià)的蔗糖為原