基于静电纺丝法制备一维纳米光催化材料及其性能研究

发布时间：2017-10-31 15:18

  本文关键词：基于静电纺丝法制备一维纳米光催化材料及其性能研究

  更多相关文章： 光催化 静电纺丝 一维材料 Bi基化合物

【摘要】：环境问题是21世纪人类面临的重大问题之一,开发无毒、成本低廉、可见光性能良好的光催化剂成为解决环境问题的首要任务,Bi基催化剂具有制备简便、光谱响应范围广、能带结构利于调控等优势被认为是一类非常有潜力的光催化剂,而静电纺丝技术作为一种大面积一维纳米材料制备技术由于其诸多优点而被广泛采用。本文采用静电纺丝技术为材料制备手段,着眼于Bi基光催化材料,研究金属离子掺杂、表面修饰、以及复合结构对光催化性能的影响。主要包括以下几项工作:(1)采用静电纺丝法制备了不同Fe浓度掺杂的Bi2Ti2O7(Fe-BTO)纳米纤维,采用SEM、TEM研究了Fe-BTO纳米纤维的表面形貌和内部结构;采用XRD、HRTEM研究了Fe-BTO纳米纤维的相结构,考察了Fe浓度对Fe-BTO相结构、光吸收等影响。结果表明,Fe离子的引入可以有效拓宽Bi2Ti2O7的光响应范围,还能形成电荷捕获中心,促进电荷分离。(2)采用静电纺丝法并结合不同的煅烧工艺制备出了Bi修饰的TiO_2多孔纳米纤维;通过SEM、TEM考察了Bi@TiO_2材料的形貌,并通过不同的Bi含量对形貌的影响提出了Bi@TiO_2材料在制备过程中的形貌演化机理;光催化结果显示,Bi修饰后的TiO_2光催化材料具有提高可见光和紫外光催化性能的作用,这是由于Bi金属的贵金属特性和半金属特征。在紫外光照射下Bi可以作为光生电子接收中心;而在可见光照射时,金属Bi和具有氧空位的TiO_2之间可以相互协同,提高光催化性能。(3)利用静电纺丝法制备了Bi掺杂的CNFs,并利用水热合成法在Bi@CNFs表面生长BiOI,研究了Bi在CNFs内部的存在形式以及其对BiOI生长的影响;其次,通过可见光催化实验,瞬态光电流和交流阻抗等研究了Bi掺杂对光催化性能的影响,Bi的存在一方面加强了界面间的连接紧密程度,另一方面则促进了界面间电子传递过程,有效促进了催化剂的电荷分离,从而提高了光催化性能。
【关键词】：光催化 静电纺丝 一维材料 Bi基化合物
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ340.64
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 纳米光催化技术简介10-14
• 1.2.1 半导体光催化技术基本原理11-12
• 1.2.2 提高光催化材料催化性能的途径12-14
• 1.3 静电纺丝技术简介14-16
• 1.4 Bi基光催化材料研究现状16-17
• 1.5 本论文选题的目的和意义17-18
• 2 实验部分18-24
• 2.1 试剂和仪器18-19
• 2.1.1 实验药品与试剂18-19
• 2.1.2 实验仪器19
• 2.2 样品的测试及表征方法19-24
• 2.2.1 X射线粉末衍射测试19-20
• 2.2.2 扫描电子显微镜测试20
• 2.2.3 透射电子显微镜测试20-21
• 2.2.4 X射线光电子能谱测试21
• 2.2.5 紫外可见吸收光谱测试21-22
• 2.2.6 光电化学测试22-24
• 3 Fe掺杂Bi_2Ti_2O_7光催化材料的制备及性能研究24-34
• 3.1 引言24-25
• 3.2 实验部分25-26
• 3.2.1 Fe-BTO光催化材料的制备25
• 3.2.2 光催化性能测试25-26
• 3.3 结果与分析26-32
• 3.3.1 Fe-BTO样品的形貌分析26-28
• 3.3.2 Fe-BTO样品的相分析28-29
• 3.3.3 Fe-BTO样品的光催化性能研究29
• 3.3.4 Fe-BTO样品的光吸收性能分析29-30
• 3.3.5 Fe-BTO样品的光致发光性能分析30-31
• 3.3.6 Fe-BTO样品的光催化机理研究31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 4 Bi颗粒修饰氧化钛光催化材料的制备及性能研究34-46
• 4.1 引言34-35
• 4.2 实验部分35-36
• 4.2.1 样品的制备35
• 4.2.2 催化性能测试35-36
• 4.2.3 光电化学测试36
• 4.3 结果与分析36-45
• 4.3.1 Bi@TiO_2纳米纤维的形貌分析36-40
• 4.3.2 H_2处理前后各样品的相分析40-41
• 4.3.3 样品的光催化性能研究41-42
• 4.3.4 紫外-可见吸收分析42-43
• 4.3.5 光电流分析43-44
• 4.3.6 光催化机理分析44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 5 BiOI/Bi@CNFs光催化材料的制备及性能研究46-58
• 5.1 引言46-47
• 5.2 实验部分47-48
• 5.2.1 样品的制备47
• 5.2.2 光催化性能测试47-48
• 5.2.3 光电化学测试48
• 5.3 结果与分析48-57
• 5.3.1 BiOI/Bi@CNFs系列样品的形貌分析48-52
• 5.3.2 样品的相结构分析52-54
• 5.3.3 光催化性能研究54-55
• 5.3.4 瞬态光电流和交流阻抗分析55-56
• 5.3.5 光催化机理及重复性分析56-57
• 5.4 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 结论58
• 6.2 展望58-60
• 致谢60-62
• 参考文献62-68
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果68-69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姚海霞,赵庆章,邓新华;静电纺丝法制备超吸水纤维的研究[J];纺织科学研究;2003年04期

2 鲍扬波;;静电纺丝法制备纳米纤维的研究进展[J];中国纤检;2008年01期

3 杨国锐;延卫;;静电纺丝法机理及其在无机中空微/纳米纤维制备中的研究进展[J];材料导报;2010年05期

4 刘红波;潘志娟;;改进静电纺丝法制备连续平行排列的聚合物纤维[J];国外丝绸;2006年06期

5 ;用静电纺丝法可简便形成多轴取向的纳米纤维集合体[J];高科技纤维与应用;2009年02期

6 乔江;王兵;蒋亚楠;卢坤;乔秀文;;静电纺丝法制备超疏水聚氯乙烯膜工艺研究[J];石河子大学学报(自然科学版);2011年02期

7 高晓艳;;静电纺丝法制备聚乙烯醇和聚酰胺-66纳米复合材料[J];国外丝绸;2006年04期

8 ;用静电纺丝法制备二氧化硅纳米纤维[J];高科技纤维与应用;2009年02期

9 赵一阳;王海鹰;李响;杨洋;杨敏;王策;;静电纺丝法制备硫酸化的二氧化锆/二氧化硅复合纤维[J];高等学校化学学报;2007年02期

10 刘朋超;龚静华;杨曙光;马敬红;徐坚;;静电纺丝法制备陶瓷中空纳米纤维的研究进展[J];无机材料学报;2013年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘新风;邵长路;刘益春;徐海洋;;静电纺丝法制备氧化锌基稀磁半导体纳米纤维[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

2 赵娜;刘太奇;刘瑞雪;;熔体静电纺丝法制备线性低密度聚乙烯纤维的研究[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（下册）[C];2012年

3 杨彦明;储德清;王立敏;;静电纺丝法在制备纳米纤维中的应用[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年

4 张慎;杨小平;王林;邓旭亮;;静电纺丝法制备纳米纤维引导组织再生膜[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

5 孟万;柳海兰;金荣虎;金星华;韩顺玉;;静电纺丝法制备聚乳酸/胶原质纳米纤维[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

6 吴晶;赵勇;江雷;;静电纺丝法制备具有单向透水性能聚合物薄膜[A];2012年全国高分子材料科学与工程研讨会学术论文集（上册）[C];2012年

7 刘洋;马贵平;聂俊;;单针头静电纺丝法制备透明质酸/聚乙烯醇核壳纳米纤维[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 张丽斯;强琳辉;颜静;崔学军;王洪艳;;静电纺丝法制备丝素蛋白/聚乳酸纤维膜及其性能表征[A];中国化学会第十二届全国应用化学年会论文集[C];2011年

9 李军星;贺爱华;韩志超;郑建芬;申孟芝;;静电纺丝法制备透明质酸基纳米纤维膜的研究[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年

10 王娇娜;赵亚洲;李从举;;“仿生”水稻叶子的表面结构初探[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 武汉纺织大学材料科学与工程学院副院长 王栋 博士;小分子碰撞新思考[N];中国纺织报;2014年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王雁;静电纺丝法制备氧化铝纤维及其在环境领域中的应用研究[D];山东大学;2015年

2 马W，

本文编号：1122623