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废水处理对保护自然环境具有重要的意义。四硝基苯酚（4-NP）是废水中有毒有机污染物之一。光催化法能够有效去除废水中的4-NP，是一种新型的环境友好型技术。二氧化钛（TiO2）作为一种典型的光催化剂，已经被广泛用于去除废水中的有机污染物。然而，TiO2光催化剂仍然存在如下问题。首先，传统的TiO2颗粒催化剂比表面积较低，催化效率不高；其次，TiO2的光催化活性主要靠紫外光激发，难以被可见光激发，使用范围受到了极大的限制。
形貌是影响催化剂催化性能的重要因素之一。树状纳米材料不仅呈现独特的三维结构，而且具有较高的比表面积。银（Ag）纳米粒子能够有效吸收可见光能量。为了提高TiO2的催化效率，拓宽其在可见光催化领域的应用范围，本研究合成了新型的载银树状TiO2纳米纤维（D-TiO2@Ag NFs），并考察了这种纤维催化降解4-NP的性能。主要研究内容分为以下两个部分?
（1）树状TiO2纳米纤维（D-TiO2NFs）的合成与表征
以钛酸异丙酯、冰乙酸、无水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮为原料，利用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术，制备了电纺TiO2纳米纤维（E-TiO2NFs）。利用水热法，将E-TiO2NFs在浓氢氧化钠（NaOH）溶液中进行水热处理，制备得到D-TiO2NFs。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和X射线衍射仪（XRD）等检测方法对两种纤维的形貌尺寸和组成成分进行表征。结果表明：E-TiO2NFs表面光滑，尺寸均匀，直径为309±85nm。XRD图谱显示：E-TiO2NFs主要成分为TiO2，晶型为锐钛矿相和金红石相。D-TiO2NFs具有树状结构，表面存在大量的纳米线。纤维直径与水热时间有关，延长水热时间会增大纤维的直径。XRD图谱表明：D-TiO2NFs主要成分为Na2Ti2O4(OH)2。氮气等温吸附-脱附法测试结果表明：D-TiO2NFs的比表面积是213.408m2·g-1，约为E-TiO2NFs的4倍，树状结构大大提高了E-TiO2NFs的比表面积。
（2）载银树状TiO2纳米纤维（D-TiO2@Ag NFs）的合成与表征
将硝酸银溶液与D-TiO2NFs均匀混合，采用水热法在D-TiO2NFs表面原位固化Ag纳米粒子，成功制备了D-TiO2@Ag NFs，并考察了Ag修饰的D-TiO2NFs的微观结构和催化活性。通过XRD、FT-IR、X射线光电子能谱（XPS）、SEM和TEM等检测手段对合成的D-TiO2@Ag NFs进行了表征。FT-IR和XRD结果表明，D-TiO2@Ag NFs中富含Ti-O键，存在锐钛矿相TiO2成分。XPS分析显示，D-TiO2@Ag NFs富含Ti、O和Ag元素。SEM显示，D-TiO2@Ag NFs仍呈树状结构。TEM观察发现，硝酸银浓度会影响Ag纳米粒子的尺寸与分散性，当硝酸银浓度为0.05%时，D-TiO2@Ag NFs表面均匀分散地附着直径约为5nm的Ag纳米粒子。采用波长为420~780nm的氙灯作为可见光光源，以4-NP作为模型有机污染物，分别在增加可见光照射和无可见光照射条件下评价D-TiO2@Ag NFs的催化活性。结果表明，可见光增强了D-TiO2@Ag NFs对水中的4-NP的催化活性。
形貌是影响催化剂催化性能的重要因素之一。树状纳米材料不仅呈现独特的三维结构，而且具有较高的比表面积。银（Ag）纳米粒子能够有效吸收可见光能量。为了提高TiO2的催化效率，拓宽其在可见光催化领域的应用范围，本研究合成了新型的载银树状TiO2纳米纤维（D-TiO2@Ag NFs），并考察了这种纤维催化降解4-NP的性能。主要研究内容分为以下两个部分?
（1）树状TiO2纳米纤维（D-TiO2NFs）的合成与表征
以钛酸异丙酯、冰乙酸、无水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮为原料，利用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术，制备了电纺TiO2纳米纤维（E-TiO2NFs）。利用水热法，将E-TiO2NFs在浓氢氧化钠（NaOH）溶液中进行水热处理，制备得到D-TiO2NFs。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和X射线衍射仪（XRD）等检测方法对两种纤维的形貌尺寸和组成成分进行表征。结果表明：E-TiO2NFs表面光滑，尺寸均匀，直径为309±85nm。XRD图谱显示：E-TiO2NFs主要成分为TiO2，晶型为锐钛矿相和金红石相。D-TiO2NFs具有树状结构，表面存在大量的纳米线。纤维直径与水热时间有关，延长水热时间会增大纤维的直径。XRD图谱表明：D-TiO2NFs主要成分为Na2Ti2O4(OH)2。氮气等温吸附-脱附法测试结果表明：D-TiO2NFs的比表面积是213.408m2·g-1，约为E-TiO2NFs的4倍，树状结构大大提高了E-TiO2NFs的比表面积。
（2）载银树状TiO2纳米纤维（D-TiO2@Ag NFs）的合成与表征
将硝酸银溶液与D-TiO2NFs均匀混合，采用水热法在D-TiO2NFs表面原位固化Ag纳米粒子，成功制备了D-TiO2@Ag NFs，并考察了Ag修饰的D-TiO2NFs的微观结构和催化活性。通过XRD、FT-IR、X射线光电子能谱（XPS）、SEM和TEM等检测手段对合成的D-TiO2@Ag NFs进行了表征。FT-IR和XRD结果表明，D-TiO2@Ag NFs中富含Ti-O键，存在锐钛矿相TiO2成分。XPS分析显示，D-TiO2@Ag NFs富含Ti、O和Ag元素。SEM显示，D-TiO2@Ag NFs仍呈树状结构。TEM观察发现，硝酸银浓度会影响Ag纳米粒子的尺寸与分散性，当硝酸银浓度为0.05%时，D-TiO2@Ag NFs表面均匀分散地附着直径约为5nm的Ag纳米粒子。采用波长为420~780nm的氙灯作为可见光光源，以4-NP作为模型有机污染物，分别在增加可见光照射和无可见光照射条件下评价D-TiO2@Ag NFs的催化活性。结果表明，可见光增强了D-TiO2@Ag NFs对水中的4-NP的催化活性。