TiO2基复合微纳米纤维的制备及其光催化降解性能研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jakynum1
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近年来,水污染问题日益严重。TiO2作为一种性能优良的半导体催化剂,已经在光催化领域有多项重要应用。利用TiO2的光催化作用,可以借助光线中的紫外光部分,将有机污染物降解为H2O和CO2等无毒无害小分子物质。这为解决水污染问题提供了新的途径。但是,TiO2纳米颗粒易团聚,大幅度降低其光催化降解效率,本文用静电纺丝技术,以醋酸纤维素(CA)为原料将TiO2或钛酸四丁酯混入纺丝溶液中,制成微纳米纤维,降低其团聚性能,提高光催化降解效率。用直接混入TiO2纳米颗粒的方法制备负载TiO2微纳米纤维(TiO2/CAFM)。扫描电子显微镜测试结果表明,TiO2均匀分布在纤维丝上,并具有较好的微观形貌。在可见光和紫外光下进行光催化降解性能测试,结果表明TiO2/CAFM紫外光下对亚甲基蓝染料(MB)有较好的光催化降解,在120 min内降解率可达99.4%;当p H值为9时具有较好的光催化降解性能,且TiO2/CAFM上TiO2含量越高光催化降解率越高;当催化剂含量相同时,随着初始浓度增大降解率逐渐减小,当溶液初始浓度为10 mg/L时降解率可达99.4%。由于TiO2/CAFM具有较强的亲水性,无法进行多次回收利用。以钛酸四丁酯(TBT)为钛源,制备TiO2前驱体微纳米纤维(TBTFM),通过煅烧TBTFM获得碳掺杂TiO2复合微纳米纤维(C/TiO2FM)。XRD测试结果表明后C/TiO2FM上的TiO2晶型为锐钛矿型。光催化降解性能测试结果表明,C/TiO2FM在可见光和紫外光下都能够光催化降解MB。两种不同光源下,C/TiO2FM前驱体溶液中TBT含量越大光催化降解性能越好;当催化剂含量相同时,随着溶液初始浓度增大光催化降解率逐渐降低,当溶液初始浓度为10 mg/L时,在紫外光和可见光下的降解率分别为99.9%和86.7%;当实验时间延长至5 h、溶液初始浓度为50 mg/L时,可见光催化下降解率可达99.9%;此外C/TiO2FM可以被多次回收利用,有效的提高材料的利用率。
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