納米二氧化鈦-多孔碳納米纖維復合材料用于光催化和儲鋰的研究.pdf

1、眾所周知,納米二氧化鈦(TiO2)在污水處理、空氣凈化、催化制氫,和儲存太陽能、光電轉(zhuǎn)換和鋰離子電池材料及等方面發(fā)揮著重要的作用,因此,納米二氧化鈦材料一直是當今研究的熱點。但是,納米TiO2易團聚失活,不易回收,光催化效率比較低,循環(huán)容量低等缺點限制了其大規(guī)模的應用,而對納米TiO2與多孔碳納米纖維進行復合可以有效地提高其光催化效率和電化學性能。
　　 本文采用溶膠-凝膠法與靜電紡絲法相結(jié)合的實驗方法制得了TiO(OAc)2／

2、PMMA／PAN雜化納米纖維,并依次通過預氧化、水解和碳化處理,得到了納米二氧化鈦／多孔碳納米纖維(H-TiO2／PCNFs),以及通過預氧化和碳化處理,得到了納米二氧化鈦／多孔碳納米纖維(TiO2／PCNFs)。采用TGA探討了合適的預氧化處理溫度,通過FESEM、TEM、XRD、FT-IR對材料的形貌、晶相和化學組成進行了表征,并以甲基橙為目標降解物,分析光催化劑的光催化性能,將材料組裝成2025式紐扣電池,用Land測試系統(tǒng)分析了

3、電極材料的儲鋰性能。研究結(jié)果表明,電紡TiO(OAc)2／PMMA／PAN納米纖維表面凹凸不平,經(jīng)過280℃預氧化5.5h后,纖維直徑收縮,經(jīng)水解和600℃碳化處理2h后,得到纖維直徑為600nm光催化劑材料,纖維表面出現(xiàn)了不連續(xù)的孔,粒徑約為5nm的銳鈦礦TiO2均勻的分布在H-TiO2／PCNFs的表面和內(nèi)部,紫外光照射下,H-TiO2／PCNFs光催化劑材料分別比納米二氧化鈦／碳納米纖維(H-TiO2／CNFs)和碳納米纖維(CN

4、Fs)的光催化效率要高16.1％和42.0％；將預氧化的纖維不經(jīng)過水解直接在600℃下碳化處理2h,所得到的納米纖維直徑也在600nm,不連續(xù)的孔分布在TiO2／PCNFs表面和內(nèi)部,粒徑約為11nm的銳鈦礦TiO2顆粒也均勻的分布在TiO2／PCNFs中,在相同的條件對復合電極材料進行電學性能測試,發(fā)現(xiàn)不同組成的(PAN:PMMA=5:1,3:1,2:1)的TiO2／PCNFs比納米二氧化鈦／碳納米纖維(TiO2／CNFs,PAN:P