功能性納米復(fù)合材料的吸附-光催化性能的研究.pdf

1、TiO2光催化降解染料得到了廣泛研究。但因其自身不能吸收可見(jiàn)光，限制了其對(duì)太陽(yáng)光的有效利用。此外，粉末狀的TiO2在實(shí)際應(yīng)用中不易回收。因此，本文主要通過(guò)兩方面來(lái)改善二氧化鈦光催化劑在應(yīng)用中的缺點(diǎn)：一方面通過(guò)改變其形貌，制備一維二氧化鈦納米帶，以達(dá)到回收重復(fù)利用的目的，并通過(guò)耦合窄帶隙的氧化亞銅半導(dǎo)體，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)可見(jiàn)光或太陽(yáng)光的有效利用，提高光催化活性，使染料分子得到有效脫除。另一方面將光催化劑與紙張材料結(jié)合，充分發(fā)揮其紙張的吸附與光催

2、化的協(xié)同效應(yīng)，并拓寬其應(yīng)用的范圍。
　　本研究利用酸腐蝕水熱處理與紫外光協(xié)助還原法制備了表面粗糙的TiO2納米帶與（氧化）石墨烯@TiO2納米帶復(fù)合結(jié)構(gòu)（GX@TiO2）。GX@TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)明顯提高了TiO2納米帶對(duì)陰、陽(yáng)離子型染料甲基橙與堿性品紅的脫色活性。這種提高主要?dú)w因于石墨烯較大的比表面積及其類(lèi)苯環(huán)結(jié)構(gòu)通過(guò)π-π鍵與染料分子發(fā)生吸附。利用簡(jiǎn)單的液相沉積法在酸蝕TiO2納米帶和GX@TiO2復(fù)合物表面負(fù)載 Cu2O納米顆

3、粒，構(gòu)成 Cu2O@TiO2納米帶與Cu2O@GX@TiO2納米帶的復(fù)合結(jié)構(gòu)。前者的氧化亞銅相貌更規(guī)則且尺寸分布更均勻。相比較 TiO2納米帶與 GX@TiO2納米帶，兩者均具有更高的脫色活性，且對(duì)陰離子型染料甲基橙的脫色效果更佳。這種顯著的脫色能力歸因于Cu2O活性面{111}晶面的暴露。所有負(fù)載Cu2O的TiO2納米帶復(fù)合物在黑暗中吸附染料后，再經(jīng)可見(jiàn)光輻射，脫色作用提高不大。重點(diǎn)研究了Cu2O@TiO2復(fù)合物對(duì)甲基橙染料的脫色過(guò)程

4、，紅外譜圖證明了復(fù)合物對(duì)甲基橙分子發(fā)生了可見(jiàn)光催化降解。將整個(gè)甲基橙的脫色過(guò)程定義為快吸附-慢降解。采用碳纖維作為光催化劑二氧化鈦的載體，將負(fù)載處理后的碳纖維與植物纖維配抄成紙，制備了具有吸附-光催化協(xié)同性能的光催化紙張?？疾炝思谆热玖系膒H值，不同的固著劑類(lèi)型與用量，碳纖維與植物纖維之間的比例以及濕強(qiáng)劑PAE用量等因素，對(duì)紙張光催化脫色效果的影響。最后優(yōu)化出的高性能的光催化紙張的條件為：碳纖維與植物纖維比例為1:1，固著劑Na2Si