硫屬半導體-羧基氟碳聚合物纖維復合材料的制備與光催化水制氫的研究.pdf

1、本論文利用高壓靜電紡絲技術制備了具有納微米尺寸多孔結構、高透光率和較好的耐光催化降解性能的氟碳聚合物電紡纖維氈，并以其作為載體采用水熱法制備了硫屬半導體/氟碳聚合物納米纖維復合材料，研究了在紫外光和模擬太陽光的輻照下光催化水制氫的活性與穩(wěn)定性，主要包括以下4部分。
　　 (1)通過溶液聚合法合成了丙烯酸六氟丁酯-甲基丙烯酸(P(HFBA-co-MAA))和甲基丙烯酸十二氟庚酯-甲基丙烯酸(P(DFHMA-co-MAA))羧基氟碳

2、共聚物。靜電紡絲實驗結果表明：隨著MAA用量的減少，兩種氟碳共聚物的可紡性逐漸變差，相應的紡絲液的濃度也逐漸降低，所用溶劑的極性和沸點呈現(xiàn)降低的趨勢；當配制紡絲液所用低沸點溶劑丁酮用量增大時，所得纖維的直徑呈增加趨勢；P(DFHMA-co-MAA)共聚物的可紡性優(yōu)于P(HFBA-co-MAA)共聚物。采用兩步法在P(DFHMA-co-MAA)共聚物纖維表面負載光催化劑ZnS，XPS結果表明鋅離子先與共聚物纖維表面的羧酸根離子絡合，然后絡

3、合的鋅離子再與硫源TAA反應形成ZnS。MAA用量高的共聚物纖維表面形成的ZnS量與粒子尺寸較大，MAA用量為10 wt.％時，共聚物纖維表面形成了納米級的ZnS粒子，通過紫外降解實驗和紅外分析表明制備的ZnS/P(DFHMA-co-MAA)纖維復合材料具有很好的耐紫外光降解性能。
　　 (2)對P(DFHMA-co-MAA)聚合物進行靜電紡絲，制備了直徑約150 nm、比較均一的電紡纖維；再以P(DFHMA-co-MAA)纖維

4、氈為載體，在水熱條件下，于纖維表面制備分布均勻、直徑約200 nm的銅摻雜ZnS粒子。利用X射線衍射、光電子能譜、紫外-可見漫反射光譜、熱失重、耐紫外光降解實驗對復合材料進行了表征。UV-VIS分析顯示該復合材料主要吸收光譜在紫外光區(qū)域。紫外光催化分解水制氫實驗表明：銅摻雜ZnS/P(DFHMA-co-MAA)纖維復合材料的催化效率高于同等條件下銅摻雜ZnS粉體，并且具有很好的重復穩(wěn)定性。
　　 (3)利用靜電紡絲制備了直徑約1

5、00 nm、均勻的P(HFBA-co-MAA)與PVDF的共混物纖維。利用電紡纖維表面羧基對鋅離子和銦離子的絡合作用，經水熱反應，得到直徑約800 nm、均勻分布于纖維表面的ZnIn2S4。UV-VIS分析顯示該復合材料的吸收邊位于510 nm處的可見光區(qū)域。利用350 W氙燈模擬太陽光進行光催化水制氫研究。從第一周期到第三周期，粉體ZnIn2S4產氫速率逐漸減少，而復合材料的制氫速率是逐漸增加的，在第三周期復合材料的產氫速率達到9.1

6、 mL/h。
　　 (4)采用P(HFBA-co-MAA)/PVDF電紡纖維作為載體，制備了ZnS-AgIn5S8/羧基氟碳聚合物纖維復合材料。SEM分析顯示，ZnS-Agln5S8以片狀或小花團狀分布于纖維表面。UV-VIS分析顯示，該復合材料在整個紫外-可見光區(qū)域都有吸收且產生了兩個強吸收峰。第一個強吸收峰在紫外光區(qū)域，可能是由ZnS-AgIn5S8中ZnS產生的；第二個強吸收峰在可見光區(qū)域，可能是由ZnS-AgIn5S8中