二氧化鈦基異質(zhì)結(jié)-導(dǎo)電含氟聚合物纖維復(fù)合材料的制備與光催化性能.pdf

1、科技的發(fā)展使得人們對(duì)能源的需求逐年增加?；茉吹膬?chǔ)量有限、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，使得人們對(duì)新能源的需求日益迫切。光催化技術(shù)可利用半導(dǎo)體材料將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，用于分解水制氫氣和降解各種污染物。其具有氧化性強(qiáng)、反應(yīng)條件簡(jiǎn)單、重復(fù)使用性好、高效等優(yōu)點(diǎn)。二氧化鈦是最常用的的光催化材料，但由于其能帶間隙較寬，太陽(yáng)光利用率低、催化劑粉體操作困難、難回收利用等缺陷導(dǎo)致其應(yīng)用受到限制。研究具有高催化效率和易于操作的光催化材料對(duì)于半導(dǎo)體光催化劑的規(guī)?；?/p>

2、應(yīng)用具有重要理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
　　本文以含有羧基的PVDF/SMA/石墨電紡纖維氈為載體，在水熱條件下，通過(guò)纖維表面羧基對(duì)溶液中金屬離子的絡(luò)合吸附作用，將半導(dǎo)體材料負(fù)載于纖維表面，制備出二氧化鈦基異質(zhì)結(jié)/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合光催化材料。通過(guò)復(fù)合材料在可見(jiàn)光下催化分解水制氫的研究，探討影響其光催化效率的因素和機(jī)理。主要內(nèi)容包括以下四個(gè)方面:
　　(1)TiO2@FeOOH/(PVDF/SMA)纖維復(fù)合材料的制

3、備:以含有羧基的PVDF/SMA電紡纖維氈為載體，在水熱85℃條件下，分別制備了FeOOH/(PVDF/SMA)纖維復(fù)合材料與TiO2@FeOOH異質(zhì)結(jié)/(PVDF/SMA)纖維復(fù)合材料。制備的FeOOH晶體以針狀包覆于氟碳聚合物纖維表面，TiO2晶體呈顆粒狀生長(zhǎng)于FeOOH周圍，復(fù)合材料在300-535 nm區(qū)域有吸收。氙燈模擬太陽(yáng)光降解甲基橙實(shí)驗(yàn)表明:光照2h時(shí)，TiO2@FeOOH異質(zhì)結(jié)/(PVDF/SMA)纖維復(fù)合材料可降解甲基

4、橙至2.04％，降解率分別是Degussa P25 TiO2的3.2倍、TiO2-FeOOH粉體的1.5倍。氙燈模擬太陽(yáng)光催化水分解制氫實(shí)驗(yàn)表明:TiO2@FeOOH異質(zhì)結(jié)/(PVDF/SMA)纖維復(fù)合材料具有較好的重復(fù)光催化能力，最大產(chǎn)氫速率達(dá)到769μmol·h-1·g-1cat。
　　(2)不同硫化物與TiO2異質(zhì)結(jié)/導(dǎo)電氟碳聚合物纖維復(fù)合材料的制備與光催化制氫性能。以導(dǎo)電性的PVDF/SMA/石墨電紡纖維為載體，通過(guò)水熱反

5、應(yīng)分別負(fù)載了不同的硫?qū)倩衔锱cTiO2異質(zhì)結(jié)。制備出CdSe@TiO2異質(zhì)結(jié)/導(dǎo)電氟碳聚合物纖維復(fù)合材料， TiO2@SnS2/(PVDF/SMA/石墨）纖維復(fù)合材料和TiO2@CdS/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料。TiO2均為銳鈦相。氙燈模擬太陽(yáng)光催化水分解制氫實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)電纖維作為載體優(yōu)于不導(dǎo)電纖維對(duì)復(fù)合材料光催化效率的提高;不同異質(zhì)結(jié)中，CdSe@TiO2/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料光催化活性最高，TiO2@

6、CdS異質(zhì)結(jié)/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料次之，TiO2@SnS2異質(zhì)結(jié)/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料最低。
　　(3)通過(guò)Sn離子摻雜，利用水熱合成法在(PVDF/SMA/石墨)纖維表面先后負(fù)載了Sn摻雜CdS，和TiO2，制備了TiO2@Sn摻雜CdS/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合光催化材料。在可見(jiàn)光催化水制氫的過(guò)程中TiO2@Sn摻雜CdS/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料有較高的催化活性，平

7、均產(chǎn)氫速率為2885μmol·h-1·g-1cat，是不導(dǎo)電纖維載體的1.4倍，是未摻Sn纖維復(fù)合材料的3.86倍。
　　(4)通過(guò)Cl離子摻雜，制備了CdS@Cl-TiO2/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料。當(dāng)TiO2中Cl原子的含量為0.45％，復(fù)合材料的能帶間隙最窄，CdS@Cl-TiO2/(PVDF/SMA/石墨)纖維復(fù)合材料在氙燈模擬太陽(yáng)光催化水分解制氫的試驗(yàn)中，制氫的平均速率為3260μmol·h-1·g-1ca