金屬硫化物修飾及溶膠-凝膠固定TiO2納米纖維與光催化應(yīng)用.pdf

1、光催化技術(shù)具有清潔、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，為水體污染的治理提供了廣闊的前景。二氧化鈦（TiO2）作為最具有應(yīng)用前景的光催化材料，具有優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性、無毒和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，引起了人們的高度關(guān)注。但是，TiO2仍然具有一定的局限性：禁帶較寬，光利用效率低；光生電子-空穴對(duì)復(fù)合率高；回收再利用困難。為了解決上述問題，本論文主要做了兩個(gè)方向的研究：（1）通過水熱方法，利用窄帶隙金屬硫化物固溶體，實(shí)現(xiàn)了對(duì)TiO2納米纖維的改性。制備的復(fù)合材

2、料光利用效率高，光催化活性強(qiáng)。（2）通過溶膠-凝膠方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)TiO2納米纖維的固定，解決了催化劑的回收再利用問題。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）多級(jí)結(jié)構(gòu)的ZnS-In2S3固溶體修飾TiO2納米纖維的制備與表征：采用靜電紡絲制備TiO2納米纖維（TiO2 NFs），通過水熱方法，將ZnS-In2S3固溶體生長在多孔的TiO2 NFs表面，獲得三元多級(jí)納米結(jié)構(gòu)復(fù)合材料（TiO2@ZnS-In2S3）。ZnS-In2S3固溶體不僅

3、生長在TiO2 NFs表面，而且與TiO2 NFs形成很好的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。探討 TiO2@ZnS-In2S3異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光電化學(xué)與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，結(jié)果表明，TiO2@ZnS-In2S3復(fù)合材料不但有很好的可見光響應(yīng)，而且有效抑制了光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合。
　?。?）TiO2@ZnS-In2S3復(fù)合材料光催化降解羅丹明B的研究：針對(duì)環(huán)境中難降解的有機(jī)染料羅丹明B（RhB），來考察催化劑的光催化性能。吸附性能測(cè)試表明，TiO2@ZnS-I

4、n2S3異質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)RhB具有最高的吸附量，達(dá)到72.51 mmol/g。在可見光的照射條件下，TiO2@ZnS-In2S3異質(zhì)結(jié)構(gòu)降解RhB的速率分別是未修飾的TiO2 NFs、ZnS納米顆粒、In2S3/TiO2納米纖維、ZnS/TiO2納米纖維、和ZnS-In2S3固溶體的16.7，12.5，6.3，5.9和2.2倍。
　?。?）溶膠-凝膠納米膠水固定化 TiO2納米纖維的制備、表征以及光催化應(yīng)用的研究：采用溶膠-凝膠法，將

5、TiO2 NFs固定在 TiO2納米管陣列（TiO2 NTs）基底上，形成多形貌復(fù)合材料（TiO2 NF/TiO2 NTs）。對(duì)TiO2 NF/TiO2 NTs進(jìn)行光電化學(xué)性能等表征，結(jié)果顯示TiO2 NF/TiO2 NTs復(fù)合材料具有更強(qiáng)的光吸收和更好的電子傳輸效率。以 RhB作為目標(biāo)污染物，在模擬太陽光下進(jìn)行光降解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，在120 min時(shí)間內(nèi)，RhB降解效率達(dá)到95.32％。同時(shí)，重復(fù)進(jìn)行5次降解實(shí)驗(yàn)，效率依然在90.14