TiO-,2-、TiO-,2--CeO-,2-納米纖維材料制備及其光催化性質(zhì)研究.pdf

1、21世紀(jì)是高科技的世紀(jì)，一場(chǎng)節(jié)約能源和資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)的新工業(yè)革命正在興起。光催化技術(shù)是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)，使用最廣泛的催化劑是納米TiO2，TiO2作為光催化劑具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)廉、易得、無(wú)毒、催化效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此TiO2光催化材料在光降解大氣和水污染物等方面得到了廣泛的關(guān)注。近年研究發(fā)現(xiàn)，利用摻雜技術(shù)可提高TiO2光催化活性。納米TiO2復(fù)合光催化材料已成為光催化研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。 本文首先通過(guò)

2、溶膠—凝膠技術(shù)與靜電紡絲技術(shù)相結(jié)合制備了“聚乙烯吡咯烷酮/鈦酸正丁酯”納米纖維及“聚乙烯吡咯烷酮/鈦酸正丁酯/硝酸鈰”復(fù)合納米纖維。再通過(guò)高溫焙燒除去纖維中的有機(jī)物，獲得尺寸分布均勻，直徑在100-300nm之間的TiO2納米纖維及TiO2/CeO2復(fù)合納米纖維。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）、紅外光譜（FT—IR）、X—射線粉末衍射（XRD）、激光拉曼光譜（Raman）等多種分析測(cè)試手段進(jìn)行了表征，同時(shí)研究了材料對(duì)亞甲基藍(lán)溶液的光催化降

3、解性能，研究發(fā)現(xiàn)： 1．熱處理升溫速率對(duì)纖維形貌有重要影響：熱處理過(guò)程中升溫過(guò)快會(huì)使纖維斷裂，不利于纖維形貌的保持，升溫速率應(yīng)控制在40℃/h以下。 2．熱處理溫度對(duì)晶形有重要影響：純凈的TiO2樣品在處理溫度達(dá)到500℃時(shí)，形成TiO2銳鈦礦結(jié)構(gòu)，溫度達(dá)到600℃時(shí)，晶型開始向金紅石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化；而對(duì)于TiO2/CeO2，溫度達(dá)到800℃時(shí)，才開始向金紅石相轉(zhuǎn)化，結(jié)果表明Ce的摻雜抑制了TiO2的相變。 3．溫度及

4、摻雜濃度對(duì)光催化活性有重要影響：研究了TiO2及TiO2/CeO2一維納米纖維材料的光催化活性。結(jié)果表明，對(duì)于純TiO2樣品，當(dāng)處理溫度為500℃時(shí)，光催化效果最好，主要是由于樣品的銳鈦礦結(jié)構(gòu)和極大的比表面積。當(dāng)處理溫度為600℃和700℃時(shí)，催化活性降低，主要是由于晶型轉(zhuǎn)變和比表面積下降的原因：對(duì)于TiO2/CeO2樣品，同一溫度下光催化活性高于純TiO2的光催化活性，處理溫度在600℃的TiO2/CeO2樣品降解效果最佳，并且在Ce