靜電紡絲法制備釤摻雜二氧化鈦-炭納米纖維光催化劑及表征.pdf

1、納米二氧化鈦(TiO2)因其比表面積大、穩(wěn)定性好、無毒性和光催化效率高等優(yōu)點在有機污染物處理方面得到了極大的重視。但是，目前在TiO2光催化的應(yīng)用上存在兩個難題：一是純納米TiO2粉末的光催化效率有限；二是納米TiO2粉末在溶液中易團聚流失，不易回收。這兩個因素在很大程度上限制了TiO2光催化劑在工業(yè)上的應(yīng)用，而將納米TiO2進行摻雜改性和負(fù)載化則可有效地解決上述兩個問題。
　　 靜電紡絲法作為一種制備有機/無機雜化微納米纖維的

2、簡便快捷方法而得到了迅速發(fā)展。本論文采用溶膠-凝膠法和靜電紡絲法相結(jié)合，制備了釤離子摻雜的二氧化鈦前驅(qū)體/聚丙烯腈納米纖維[Sm-TiO(OAc)2/PAN]，并通過后續(xù)的牽伸預(yù)氧化、氨化處理和高溫焙燒過程，得到了摻雜釤的二氧化鈦/炭納米纖維(Sm-TiO2/CNFs)光催化劑。采用TEM、FESEM、XRD、FT-IR、EDX和XPS等測試手段對所制備的納米纖維的形貌結(jié)構(gòu)、晶相結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進行了表征，并以甲基橙溶液為目標(biāo)降解物，考察

3、了Sm-TiO2/CNFs的光催化活性。研究結(jié)果表明，電紡Sm-TiO(OAc)2/PAN納米纖維的表面凹凸不平，直徑約700nm。經(jīng)過250℃牽伸預(yù)氧化后，纖維取向度提高，表面變得光滑且由于物理和化學(xué)收縮纖維直徑縮小至500～600nm。經(jīng)過氨化處理和600℃焙燒后，預(yù)氧化纖維直徑進一步收縮至250～350nm，25 wt.％左右的銳鈦礦型Sm-TiO2納米顆粒均勻地分布在CNFs表面或內(nèi)部，Sm-TiO2的平均晶粒尺寸為10nm左右