寬頻響應(yīng)型TiO2連續(xù)纖維：綠色合成、復(fù)合改性及水處理功能化.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，人類對于工業(yè)中合成的各類有機(jī)物的需求也與日俱增，它們中大多數(shù)具有毒害和難降解的特點(diǎn)，對生態(tài)環(huán)境造成了巨大威脅，進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)甚至人類生存與健康。TiO2作為光催化領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)，無毒無害、成本低廉，具有高穩(wěn)定性和較高的紫外光活性。然而，TiO2在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在諸多缺陷:易出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象且不易分離回收、光量子效率低下、無法利用太陽能中的可見光、比表面積小和孔結(jié)構(gòu)不發(fā)達(dá)等。綜上所述，有必要

2、對通過對TiO2進(jìn)行改性，提高光量子效率、擴(kuò)展其對可見光的吸收，制備一種利于回收，具備孔結(jié)構(gòu)以利于污染物表面富集的光催化劑。
　　基于上述研究背景，同時(shí)對比了當(dāng)前制備TiO2的主要方法，開發(fā)出一種以TiCl4為主要原料，同時(shí)利用其中的Ti元素和Cl元素，提高原料的原子利用率，通過改進(jìn)的溶膠-凝膠法制備改性型TiO2纖維。我們通過三種方法制備了三種不同的改性型TiO2纖維，主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下所示:
　　(1)Ag/AgC

3、l@TiO2纖維(S-CTF)是通過改進(jìn)的溶膠-凝膠法制備了TiO2纖維(TF)，又利用浸漬-沉積-光致還原的方法將Ag/AgCl負(fù)載到TF表面上得到的。在整個(gè)合成過程中，我們選用TiCl4作為TF合成的Ti源，而NaOH溶液則用來水解TiCl4、中和產(chǎn)生的HCl并形成NaCl，將其回收后作為Ag/AgCl的Cl源。之后，我們利用了一系列表征手段(SEM、BET、XRD、XPS以及UV-visDRS)對所制備材料的性能進(jìn)行了探究。從這些

4、結(jié)果中得知，制備的S-CTF結(jié)晶性良好，AgCl和Ag0成功地沉積在TF表面，且相較于TF(27.9m2g-1和5-40nm)，S-CTF具備更大的比表面積(30.6m2g-1)和窄化的介孔結(jié)構(gòu)（孔徑平均分布為3-22nm）。S-CTF(98.1％and95.1％)對X-3B在可見光和紫外光下的光催化活性較TF(37.1％and44.8％)都有了十分顯著的提升。
　　(2)我們將利用NaOH溶液水解TiCl4得到的NaCl回填至紡

5、絲液中，經(jīng)熱處理后得到NaCl/TiO2纖維。在水中溶去NaCl后獲得更大比表面積(37.5m2g-1)的多孔TiO2纖維，其孔徑分布相較于TiO2纖維有明顯的窄化，也具有更大的孔容，對于污染物的吸附作用（大約40％）也有了進(jìn)一步的提升。另外更大的比表面積和更加發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)也更有利于光生載流子的傳輸，因此其光催化效果相較TiO2纖維也更優(yōu)秀。
　　(3)我們利用之前制備的NaCl/TiO2纖維，以NaCl作為BiOCl的Cl源，在

6、室溫條件下成功合成了BiOCl/TiO2光催化纖維(BTF)。BiOCl的復(fù)合并沒有影響TiO2纖維本身的孔結(jié)構(gòu)，其增大了纖維的比表面積(51.7m2g-1)，依舊保持了良好的吸附性能。同時(shí)由于兩個(gè)半導(dǎo)體之間異質(zhì)結(jié)的形成，使得BTF對光的吸收帶邊出現(xiàn)明顯紅移，具備更小的禁帶寬度(3.01eV)，也有效地抑制了載流子的復(fù)合，從而具備很高的光催化活性(60min時(shí)可達(dá)98％，120min時(shí)超過99％)。另外，相較于利用了貴金屬的改性方法來說