靜電紡絲制備納米纖維氈及其負(fù)載TiO2應(yīng)用研究.pdf

1、隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，水環(huán)境污染問題越來越受到人們的重視。在諸多水處理方法中，以二氧化鈦半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)處理技術(shù)備受關(guān)注。二氧化鈦因其在光照下不發(fā)生光腐蝕，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，對生物無毒性，無二次污染，且能有效地降解各種有機(jī)污染物等優(yōu)點(diǎn)，成為近幾年來環(huán)境污染治理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。但傳統(tǒng)的粉末TiO2在使用中存在分散性差、顆粒易團(tuán)聚、回收困難等問題，極大地限制了其在廢水處理中的實(shí)際應(yīng)用。因此，對TiO2光催化劑的負(fù)載固定化化成為光催化劑今后發(fā)

2、展的趨勢。本文利用靜電紡絲技術(shù)制備出納米纖維氈并將其作為載體，負(fù)載TiO2制備復(fù)合型光催化材料，并對苯酚模擬廢水進(jìn)行光催化降解研究。
　　 本論文主要開展了以下的研究工作：
　　 通過對電紡制備工藝中溶液濃度、電壓、紡程三個主要參數(shù)的單因素與多因素正交分析表明：當(dāng)溶液質(zhì)量濃度在3％～20％的可紡濃度范圍內(nèi)，紡絲液濃度與纖維直徑大小成正比關(guān)系。而電壓與紡程兩個參數(shù)僅影響射流的分裂能力，對纖維直徑影響不大。
　　 通

3、過熱重分析(TGA)、紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射分析(XRD)手段綜合表征了PAN納米纖維在預(yù)氧化與炭化階段的結(jié)構(gòu)與性能的變化情況。結(jié)果顯示：通過TGA、FTIR與XRD分析表明纖維預(yù)氧化溫度在280℃時(shí)，其預(yù)氧化程度適中，環(huán)化指數(shù)(AI)為0.807，纖維內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)變?yōu)槟蜔岬奶菪谓Y(jié)構(gòu)。通過XRD對炭化階段的纖維內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)表征顯示：經(jīng)過700℃炭化，其纖維內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)已經(jīng)變?yōu)轭愂剂h(huán)平面結(jié)構(gòu)。經(jīng)過預(yù)氧化與炭化兩個階

4、段，PAN納米纖維已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米碳纖維(Carbon Nano-Fibers，CNF)。
　　 以納米碳纖維為載體，采用sol-gel法制備出TiO2/CNF復(fù)合光催化材料，并基于靜電紡絲技術(shù)將納米TiO2粒子與聚丙烯腈(PAN)的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液共混后，通過靜電紡絲制備TiO2/PAN納米纖維氈，通過XRD與FE-SEM表征兩種制備手段的負(fù)載型光催化劑，結(jié)果表明負(fù)載的TiO2晶型為銳鈦礦，且顆粒均勻的分布

5、在納米纖維上。
　　 本研究應(yīng)用TiO2/CNF與TiO2/PAN纖維氈光催化降解模擬廢水中的苯酚，考察不同初始濃度、不同pH值、不同光強(qiáng)對苯酚的降解率，得到以下結(jié)論：(1)TiO2/CNF與TiO2/PAN纖維氈光催化活性均高于粉狀TiO2的活性。(2)TiO2/CNF與TiO2/PAN纖維氈對苯酚的光催化反應(yīng)符合一級反應(yīng)動力學(xué)，且隨著溶液初始濃度的增加，苯酚的光催化降解率有所降低。(3)pH值對光催化的影響比較明顯，在中性、