靜電紡絲制備二氧化鈦基復(fù)合納米纖維及其光催化降解性能研究.pdf

1、二氧化鈦具有無毒、廉價(jià)、易得等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常有應(yīng)用前景的光催化材料。將二氧化鈦?zhàn)龀杉{米粒子或納米纖維形態(tài)，可以有效提高二氧化鈦材料的比表面積，增強(qiáng)其催化效率。而對納米二氧化鈦進(jìn)行復(fù)合改性，一方面可以縮小二氧化鈦禁帶寬度，提高光譜利用率，另一方面可以促進(jìn)電子-空穴對分離，提高二氧化鈦光催化性能。
　　靜電紡絲是迄今為止唯一能夠連續(xù)制備納米級纖維的技術(shù)。目前制備二氧化鈦納米纖維常用的聚合物有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯腈(PAN

2、)、聚醋酸乙烯酯（PVAC）等。與這些聚合物相比，聚乙烯醇因其良好的生物相容性、生物可降解性以及具有大量的醇羥基等特點(diǎn)，在靜電紡絲領(lǐng)域得到了廣泛研究。然而，由于電紡制備的PVA纖維耐水性較差，二氧化鈦前驅(qū)體在水溶液中水解速度過快等問題的存在，利用聚乙烯醇(PVA)制備二氧化鈦納米纖維的報(bào)道依然很少。為了克服以上問題，本文以交聯(lián)的聚乙烯醇納米纖維作為模板，制備二氧化鈦納米纖維;以氧化石墨烯作為改性劑，改進(jìn)二氧化鈦光催化性能。
　　首

3、先，將不同含量的氧化石墨烯引入PVA溶液中，靜電紡絲得到PVA/GO復(fù)合納米纖維。采用戊二醛對復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行交聯(lián)，研究戊二醛用量以及交聯(lián)時(shí)間對交聯(lián)效果的影響。發(fā)現(xiàn)戊二醛用量為7wt％，交聯(lián)時(shí)間為5h時(shí)，得到的納米纖維膜耐水解性能最好。利用場發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、熱分析儀、紅外光譜以及拉力試驗(yàn)機(jī)對樣品進(jìn)行表征。研究表明，GO被成功引入到PVA納米纖維中，GO不僅影響纖維表面形貌，還可以提高納米纖維玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、結(jié)晶度以及

4、抗張強(qiáng)度，但使納米纖維直徑、分解溫度以及斷裂伸長率降低。
　　得到耐水性良好的PVA/GO復(fù)合納米纖維膜后，利用鈦酸四丁酯(TBT)水解反應(yīng)，在纖維表面生長二氧化鈦。本實(shí)驗(yàn)研究了TBT用量、溶液PH值以及反應(yīng)溫度對二氧化鈦包覆效果的影響。結(jié)果顯示，GO存在可以誘導(dǎo)二氧化鈦納米粒子生長，使二氧化鈦納米粒子均勻分布在纖維表面。通過XRD對PVA/GO/TiO2復(fù)合納米纖維表征，，發(fā)現(xiàn)利用鈦酸四丁酯直接水解得到的二氧化鈦為無定形態(tài)。

5、r>　　得到PVA/TiO2與PVA/GO/TiO2復(fù)合納米纖維之后，熱處理制備二氧化鈦基復(fù)合納米纖維。透射電鏡顯示，空氣氛圍下煅燒得到中空二氧化鈦納米纖維，氮?dú)夥諊蚂褵玫絻?nèi)部多孔的二氧化鈦基復(fù)合納米纖維。通過XRD表征，600℃在空氣及氮?dú)夥諊袩崽幚砣康玫戒J鈦礦型二氧化鈦，升高溫度到800℃，空氣氛圍下得到的二氧化鈦轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石型，氮?dú)夥諊碌玫降亩趸伻匀挥袖J鈦礦型結(jié)構(gòu)存在，說明還原氧化石墨烯可以抑制二氧化鈦晶型轉(zhuǎn)變。氮?dú)?/p>