二氧化鈦納米材料的制備及其光催化性質(zhì)研究.pdf

1、現(xiàn)當(dāng)代社會(huì)，水污染問題已成為全社會(huì)最為關(guān)注且亟待解決的問題之一。在眾多化學(xué)材料中，二氧化鈦因其具有穩(wěn)定的理化性質(zhì)、無毒性、低成本等特點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前途的降解水污染的半導(dǎo)體材料。然而普通二氧化鈦材料卻存在著比表面積小、只在紫外光照射下才有響應(yīng)、光催化過程中光生電子-空穴對(duì)復(fù)合率高、在處理水污染問題時(shí)后處理不容易分離等缺點(diǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn)，我們制備了改性的二氧化鈦材料，主要解決了材料比表面積小和光生電子-空穴對(duì)易復(fù)合的問題，并對(duì)制備的樣品進(jìn)

2、行了光催化特性研究，這就是本文的主要研究目標(biāo)。
　　本文的研究內(nèi)容具體分為以下兩部分：
　　(1)通過高壓靜電紡絲的方法制備二氧化鈦納米材料，通過改變前驅(qū)體溶液配比，同時(shí)結(jié)合油/水相分離技術(shù)，系統(tǒng)研究了不同種類油的摻入對(duì)高壓靜電紡絲材料的形貌和光催化性能的影響，制備出了包括納米粒子、納米纖維、串珠狀納米纖維、多孔纖維和表面粗糙的納米管狀在內(nèi)的多種形貌的二氧化鈦納米材料，并對(duì)這些材料進(jìn)行了光催化測試。結(jié)果表明，不同的納米形貌結(jié)

3、構(gòu)可以通過改變不同種類的油在前驅(qū)體溶液中簡單獲得，有效提高材料的比表面積。和對(duì)比樣品純二氧化鈦納米纖維相比，幾乎所有樣品的光催化效果都有不同程度的提高，其中前驅(qū)體溶液中加入了機(jī)械泵油的二氧化鈦樣品形貌為表面粗糙的納米管狀結(jié)構(gòu)，其比表面積最大，光催化效果最好，降解效率提高了37.1％。此外，我們還對(duì)制備的所有樣品進(jìn)行了光催化循環(huán)測試，在7次循環(huán)之后，這些樣品仍然可以降解90%以上目標(biāo)污染物，具有很好的穩(wěn)定性和回收再利用性。
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4、)制備比表面積較大的納米結(jié)構(gòu)是提高二氧化鈦光催化效果的有效途徑，但如果單獨(dú)從這一方向出發(fā)提高二氧化鈦光催化效率的做法畢竟效果是有限的。如果能再結(jié)合對(duì)二氧化鈦材料進(jìn)行貴金屬銀單質(zhì)的摻雜改性，尋找到最佳摻銀量，從而提高光生電子-空穴對(duì)的有效分離，延長載流子壽命，則可以更進(jìn)一步提高材料的光催化性能。在這部分，我們首先制備了摻銀量分別為0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的二氧化鈦納米纖維并進(jìn)行光催化測試，尋找到了單質(zhì)銀的

5、最佳摻雜量為1.5%，再結(jié)合第一部分納米管的制備技術(shù)，制備出了銀摻雜量為1.5%的二氧化鈦納米管。和純二氧化鈦納米纖維相比，1.5%-銀/二氧化鈦納米管的光催化效率大幅度提高，在光催化降解羅丹明B作為目標(biāo)污染物的實(shí)驗(yàn)中效率提高了60.2%。
　　我們的研究證明了高壓靜電紡絲是一種簡單且有遠(yuǎn)景的制備多種形貌的納米材料的方法，結(jié)合對(duì)二氧化鈦進(jìn)行貴金屬銀的摻雜改性，可以進(jìn)一步提高其光催化性能。這將對(duì)環(huán)境治理、其他半導(dǎo)體材料的制備等方面產(chǎn)