二氧化鈦基復(fù)合材料的合成及其可見光催化性能研究.pdf

1、目前，環(huán)境污染和能源危機已經(jīng)成為當(dāng)今社會最受關(guān)注也是最難以解決的問題。然而半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其操作簡便、能耗低且無二次污染等優(yōu)點已成為一種理想的處理方法。因此目前許多專家學(xué)者致力于研究更合適、更新穎、更高效的理想催化劑。二氧化鈦由于其比表面積高、低毒性以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性，已經(jīng)成為新世紀(jì)人們研究的熱點，在能源和環(huán)境領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，例如染料敏化太陽能電池、超級電容器、鋰離子電池和光催化等。但二氧化鈦帶隙較寬(3.0～3.2eV)，只

2、能被能量較高的紫外光激發(fā)，對太陽光的利用率不高。而在太陽光譜中，可見光約占44％，因此，對二氧化鈦進行摻雜改性進而制備高活性的、具有可見光響應(yīng)的二氧化鈦復(fù)合納米半導(dǎo)體光催化劑更具有實際意義。本實驗采用靜電紡絲和水熱法相結(jié)合的方法成功制備二氧化鈦基復(fù)合材料，并在可見光下降解有機染料污染物，研究其可見光催化性能。實驗表明制備的催化劑在可見光下具有良好的光催化性能和較高的循環(huán)穩(wěn)定性。研究內(nèi)容如下：
　　(1)成功合成CdS/TiO2復(fù)合

3、材料用于可見光下降解有機染料。通過靜電紡絲方法制備一維二氧化鈦多孔納米纖維，直徑50～100nm，長達幾微米，隨后通過水熱法將CdS納米粒子成功生長在TiO2納米纖維表面形成異質(zhì)結(jié)構(gòu)。降解有機染料結(jié)果顯示提高的可見光催化能力和良好的循環(huán)能力。復(fù)合的CdS半導(dǎo)體材料能提高可見光降解效率，但是材料對染料較高的吸附能力也有助于材料的光催化降解能力。正因為擁有增強的可見光催化效率使得該復(fù)合材料在凈水方面有潛在的應(yīng)用前景。
　　(2)成功合

4、成TiO2/PCNFs復(fù)合材料用于降解有機染料，利用靜電紡絲技術(shù)合成具有多孔結(jié)構(gòu)且有超大比表面積的碳纖維，通過水熱方法成功將二氧化鈦納米棒生長在多孔碳纖維的表面獲得TiO2/PCNFs異質(zhì)纖維。通過調(diào)節(jié)鈦源的量，二氧化鈦納米棒的量很容易被控制，接下來又仔細研究了該材料對剛果紅、亞甲基藍、甲基橙、曙紅的光催化降解性能。所有TiO2/PCNFs顯示提高的可見光催化效率和良好的循環(huán)性能，這些源于其較大的比表面積、增強的可見光吸收和高效的光生電

5、子-空穴分離效率。樣品TiO2/PCNFs-4對亞甲基藍溶液有良好的脫色能力(120mg/L,70min)，這源于其對染料較高的吸附能力歸因于其較強的靜電作用以及材料與染料之間的結(jié)構(gòu)匹配性。
　　(3)α-Fe2O3/TiO2復(fù)合材料通過靜電紡絲和水熱法成功合成。該復(fù)合材料是由多孔TiO2納米纖維(直徑70nm)表面生長大量的α-Fe2O3納米棒(100～200nm長)。新穎的樹枝狀納米復(fù)合材料具有多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積(高達4