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近年来环境污染问题已引起了公众广泛的关注。光催化作为一种环境友好的技术,在不添加化学物质的光辐照下,对许多有机污染物具有氧化降解和矿化的作用。二氧化钛(TiO2)是一种宽带半导体氧化物,因其化学稳定性、物理稳定性和低成本而成为最常用的半导体光催化剂。TiO2纳米粒子通常被用作悬浮泥浆,通过强烈的混合,可以最大限度地吸收光能和传质。然而,这需要能源密集型的分离过程进行催化剂回收,且有粉体的二次污染的风险。此外,TiO2对有机污染物的吸附能力普遍较低。如果能将TiO2固定在固体基质上,就可以消除昂贵的分离步骤。使用适当的支持材料还可以提供一个机会,吸附光催化位点附近的污染物,通过结合吸附和光催化降解,有效去除污染物,从而更有效地利用短寿命的氧化活性物质(Reactive oxygen species,ROS)。为开发低成本、高反应活性、易回收的光催化剂,本研究采用简易的静电纺丝技术成功地制备了含有二氧化钛纳米粒子的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维。采用SEM,BET,CA,XRD,FTIR,纳米压痕等手段表征了纤维的微观结构,形貌,表面特性,成分和力学性能。研究了 TiO2含量、PAN浓度和热处理对PAN/TiO2纳米纤维的吸附,光催化和力学性能的影响。此外还通过选择性溶解PVP的方法,制备了具有多孔结构的PAN基Ti02纳米纤维膜,探究了不同PVP含量对纤维膜的吸附和光催化性能的影响。以下总结研究的主要结果。(1)所制备的嵌入式纳米TiO2纤维在模拟太阳光照射下具有有效分解罗丹明B(Rhodamine B,RhB)的特性,光催化反应符合准一阶动力学,通过逐步脱色降解RhB。增加Ti02纳米颗粒的分散性可以提高光催化性能。除了吸附活性位点外,聚合物基体的光穿透和传质也影响了材料的光催化性能。纤维中TiO2纳米颗粒的含量,PAN含量的变化以及热处理工艺会影响纤维的硬度和弹性模量。这与纤维中颗粒团聚和空隙的形成,纤维直径的改变及加热过程中纤维的松弛、解缠和成分变化有关。(2)多孔膜纤维粗细均匀,具有孔隙结构,高亲水性,TiO2纳米颗粒在纤维表面分布均匀。XRD结果表明,纤维膜中TiO2锐钛矿相与金红石相的比例为9:1。红外光谱分析表明,膜中仍有PVP残留。吸附结果表明,电纺纤维对阳离子染料(Methylene Blue,MB)有更好的吸附性能,而对阴离子染料亚甲基橙(Methylene Orange,MO)几乎没有吸附能力,在二者的混合溶液中,多孔纤维可以选择性吸附阳离子染料。二氧化钛复合多孔电纺纤维对MB的吸附过程更符合拟一级动力学模型及Langmuir-Freundlich吸附等温线模型。颗粒内粒扩散模型结果表明,内部传质过程不是此吸附过程的限速步骤。此复合纤维膜还具有良好的原位光再生循环使用的潜力。(3)PVP在多孔纤维膜制备过程中既可充当造孔剂,又能充当成膜剂。但是过长时间的浸泡会使溶出的PVP回填,因而降低孔隙率。通过改进洗脱条件,纤维膜的BET比表面积可以由12.6 m2/g提高至27.6 m2/g,孔隙容积由0.045 cm3/g增加到0.085 cm3/g。Ti02的负载量可以通过改变纺丝溶液成分提升至45%。通过耦合吸附和光催化过程,样品M 10-5-7可以在30 min内对MB降解率达90%以上。(4)对纤维膜表面沉积金属纳米颗粒进行改性,调控磁控溅射的时间,功率,工作气氛(氩气气压)可以调控银(Ag)纳米粒子的沉积厚度。其中溅射时间为主要影响因素,溅射功率为次要影响因素,氩气气压影响较小。银纳米颗粒的沉积可以增加纤维膜表面的疏水性和一定程度上提高光催化效果。本研究强调了静电纺丝技术在环境修复中制备纳米功能化载体材料的能力,可在废水处理及空气净化技术等环境领域得到广泛的应用。