多級介孔TiO2納米纖維膜的制備及其光催化降解性能研究.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)在快速發(fā)展的同時，產(chǎn)生了大量的污染物并隨之排放到環(huán)境中去，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，空氣污染和水污染問題尤其突出，不僅造成了巨大的經(jīng)濟損失，也嚴(yán)重威脅人類的生存與健康。由于城市燃煤、工廠廢氣及汽車尾氣的大量排放，大氣中二氧化硫、一氧化碳等有毒懸浮微粒彌漫在城市上空，空氣污染導(dǎo)致許多城市肺癌死亡率增至萬分之二，嚴(yán)重威脅人類的生存與健康，破壞生態(tài)平衡。傳統(tǒng)的污染物處理方法有化學(xué)氧化法、活性炭吸附法、生物處理、超臨界氧化法和一些其他方法，

2、但是這些方法存在許多不足之處，如降解不徹底、成本高、產(chǎn)生二次污染等。光催化作為一種新型的污染物處理技術(shù)，以其價廉、無毒、節(jié)能、高效的優(yōu)勢，成為環(huán)境污染治理的研究熱點。而半導(dǎo)體TiO2以其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐光腐蝕、降解徹底等優(yōu)點成為最具實用前景的光催化劑。目前，制備TiO2的方法眾多，但其形態(tài)多為粉末、顆?；蚋街谄渌d體上，存在難以回收再利用、比表面積不高等問題。
　　針對以上問題，本課題結(jié)合靜電紡絲技術(shù)與溶膠-凝膠法，選取聚乙烯吡

3、咯烷酮（PVP）為聚合物模板，乙醇（EtOH）為溶劑，鈦酸四丁酯（TBT）為鈦源，引入摻雜劑六水合硝酸釔Y(NO3)3·6H2O，通過調(diào)整實驗配方、優(yōu)化紡絲工藝與煅燒工藝，成功的制備出具有良好柔性的銳鈦礦TiO2納米纖維膜原膜（TiNF）。通過原位聚合技術(shù)，采用合成的苯并噁嗪單體（BA-a）與二氧化鈦納米顆粒（TiO2 NPs）對TiO2納米纖維膜進(jìn)行改性處理，經(jīng)原位熱固化與N2氛圍下高溫煅燒后，TiO2 NPs均勻牢固的粘結(jié)在TiO2

4、纖維表面，得到具有多級介孔結(jié)構(gòu)、納米級粗糙表面的改性TiO2納米纖維膜（TiNFNP）。
　　通過本課題的研究，成功的制備出了一種柔性好、比表面積高、光催化活性高的銳鈦礦TiO2納米纖維膜。柔軟度測試結(jié)果表明，TiNFNP纖維膜具有良好的柔性，可發(fā)生彎曲折疊而不脆斷，纖維膜具有一定的強度，可進(jìn)行拉伸強力實驗。改性液中TiO2 NPs濃度是影響纖維膜比表面積和光催化活性的主要因素，結(jié)果表明，隨著改性液中TiO2 NPs濃度的增加，纖

5、維膜的比表面積增大，光催化活性顯著提高。2wt％TiO2 NPs改性后的纖維膜（TiNFNP-2.0），BET比表面積從19.03 m2/g增大到78.38 m2/g，完全降解亞甲基藍(lán)（MB）溶液所需的時間從135min縮短到30min。此外，TiNFNP-2.0纖維膜具有良好的循環(huán)使用性能，重復(fù)使用4次后其30min對MB的光催化降解效率仍在90%以上，纖維膜形貌完好，有利于回收再利用。因此，利用該方法制備的改性TiO2納米纖維膜在污