Fe2O3/PTFE多孔纳米纤维催化材料的制备及性能研究

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传统的印染废水处理方法虽然成本低、操作简单,但是存在处理周期长、清除不彻底、容易引起二次污染等缺点,近年兴起的纤维载体光催化降解方法很好的避免了上述不足。聚四氟乙烯(PTFE)具有高强、耐温、耐酸碱和化学稳定等性能,本文主要研究了采用静电纺丝法制备PTFE/PVA/硼酸初生纤维膜后,通过浸渍-焙烧法除去PVA成功制备了PTFE纳米纤维膜负载Fe2O3催化剂,并探讨了其对酸性大红染料的光催化氧化降解性能。  首先,采用单因素变量法探讨了影响静电纺PTFE纳米纤维形态的因素,通过SEM图像及直径分布得到了静电纺PTFE纳米纤维膜的最佳工艺参数为:PTFE∶PVA的质量比为7∶1,硼酸添加量为100μL,电压为30 KV,进液速率为2.0 mL/h,接收距离为16 cm。  其次,利用红外、XRD、力学拉伸、TG、等测试手段确定了PTFE纳米纤维膜的烧结温度,并表征了PTFE纳米纤维膜的结构、机械性能和热稳定性能。研究结果可知:PTFE纳米纤维膜的烧结温度为390℃,且在此温度下PVA被除去,断裂强度为16.7 MPa,表明通过静电纺丝有效的制备了高强度的PTFE纳米纤维膜。  接着,将PTFE/PVA/硼酸初生纤维膜浸入到FeCl3/无水乙醇溶液中进行负载,探讨了不同浸渍液浓度、不同浸渍时间与不同膜厚度对膜中Fe2O3含量的影响,得到具有催化性能的Fe2O3/PTFE多孔纳米纤维膜,并通过XPS、EDS、力学拉伸等测试手段进行表征。结果表明:PTFE/PVA/硼酸初生纤维膜的厚度为45μm、浸渍时间为4h、浸渍液浓度为0.2 g/mL为最佳浸渍工艺参数;断裂强度为2.3MPa。  最后,采用Fe2O3/PTFE多孔纳米纤维膜进行光催化氧化降解酸性大红实验,探讨了不同H2O2初始浓度和不同pH值对降解反应的影响结果表明:H2O2初始浓度达到20mmol/L时,降解效率达到最高;pH值在3-9范围内都具有良好的降解效果,当反应体系中pH值为6时,在80 min中内酸性大红染料的降解效率高达94.2%。由此可见,Fe2O3/PTFE多孔纳米纤维膜在做光催化氧化降解材料方面具有良好的应用前景。
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