负载半导体光催化剂复合纳米纤维膜的制备及其性能研究
发布时间：2021-07-05 14:02
随着纺织工业的快速发展和染料在染整过程中的大量使用,由纺织染料排放产生的水污染问题已严重影响地球水资源及人类健康,科学处理有色染料污染物迫在眉睫。光催化法是一种高效且环保的降解染料的途径,其中半导体光催化剂催化活性高、无毒、绿色环保,被广泛应用于光催化降解染料废水。本文采用静电纺丝技术、水热合成法和表面浸渍法,将半导体的光催化特性与纳米纤维膜的纳米效应结合,即以聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜为基底,负载半导体材料二硫化钼（MoS2）和二氧化钛（TiO2）,制备具有光催化性能的复合纳米纤维膜,并将其应用于有机染料罗丹明B的降解。完成的具体工作如下:首先,制备了多孔PAN纳米纤维膜。采用静电纺丝技术制备PAN/聚乙二醇（PEG）复合纳米纤维膜,探讨了不同PEG分子量和浓度对纤维形貌的影响。将不同PEG分子量的PAN/PEG纤维膜经去离子水处理除去其中水溶性组分PEG,获得了多孔PAN纤维,当PEG分子量为4000时,PEG/PAN纤维膜处理后得到的孔径效果最好。接着,以孔径效果最好的多孔PAN纤维膜为载体,通过表面浸渍法制备了负载MoS2的复合纳米纤维膜。采用水热合成法制备MoS2,研究不同...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２半导体材料光催化原理示意图??－
矿型Ｔｉ０２纳米线，在Ａｒ氛围中经不同温度煅烧，然后用于光??催化降解罗丹明Ｂ染料。Ｗａｎｇ等［５２］采用电沉积法和阳极氧化铝模板法，成功地制备??了高度有序的Ｔｉ０２纳米管阵列，所制Ｔｉ０２纳米管阵列为锐钛矿相，经透射电镜观察，??纳米管的壁厚为２０ｎｍ，外径约为１００ｎｍ，整体是直的，沿长度有均匀的厚度。??ＰｍｄｕｂｋｏｍＰ等［５３］采用水热法制备了不同球状Ｔｉ０２，并掺杂Ｆｅ３＋，增强其电化学性能。??Ｃａｏ等［５４］采用简单的一步水热法制备了花状Ｔｉ０２。??＿＿??１??图１＿３不同形貌Ｔｉ０２??⑷纳米线［５１］?（ｂ）纳米管［５２］?（ｃ）纳米球［５３］?（ｄ）纳米花［５？??Ｆｉｇ．１－３?Ｔｉ〇２?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ??（ａ）?Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ［５１］?（ｂ）?Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ［５２］?（ｃ）?Ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ［５３］?（ｄ）?Ｎａｎｏｆｌｏｗｅｒｓ［５４］??５??
］。??电纺纳米纤维具有直径孝比表面积大、高宽比的特点以及独特的物理化学性能和柔??軔性等。传统静电纺丝装置由四个主要部件组成：含有聚合物溶液（或熔体）的注射??器、流量泵、收集器和高压电源。在静电纺丝过程中，将高压（通常为１０至３０ｋＶ）??施加到聚合物溶液上，以在液滴表面诱导电荷。当电场强度增加时，溶液的半球面在??注射器尖端伸长，形成泰勒锥，进一步调高电压，带电射流从泰勒锥喷出，向收集器??方向流动。在此过程中，溶剂蒸发，聚合物纤维随机沉积在收集器上。典型的静电纺??丝装置如图１－５所示。??Ｒｏｌａｔｔｎｇ?ｃｏｌｌｅｃｔｕｒ??（Ｍ，ｉｍｒ??—?／?ｌｉｐ??Ｉ??Ｈｉｇｈ?ｖｏｌｔ？ｓ？－??图１－５静电纺丝装置示意图［６４】??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ网??１．３．２静电纺丝制备复合纳米纤维??随着现代科学技术的飞速发展，单一性能的材料已不能满足更多领域的需求，因??此多功能复合材料应运而生。复合材料是指通过一定的工艺将具有不同性质的材料组??合而成的一种新材料，组合后的材料性能优于其中单一组分材料的性能。利用静电纺??丝技术不仅可以制备单一组分的聚合物纳米纤维，也可制备多组分纳米纤维。由静电??纺丝方法制备的复合纳米纤维包括两种类型：有机复合纳米纤维和有机／无机复合纳??米纤维。有机复合纳米纤维可由两种或两种以上的聚合物溶液混合后共纺而成；有机??／无机复合纳米纤维则是将无机盐、金属纳米粒子等加入高聚物溶液中，电纺成复合??纤维。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced photocatalytic activities of Nd-doped TiO2 under visible light using a facile sol-gel method[J]. Jicai Liang,Jingya Wang,Kexian Song,Xiaofeng Wang,Kaifeng Yu,Ce Liang. Journal of Rare Earths. 2020(02)
[2]具有高活性晶面的分级二氧化钛纳米棒光催化二氧化碳还原（英文）[J]. 曹茂启,刘康,周惠敏,李红梅,高小惠,邱晓清,刘敏. Journal of Central South University. 2019(06)
[3]Preparation of transparent nanostructured N-doped TiO2 thin films by combination of sonochemical and CVD methods with visible light photocatalytic activity[J]. Hossein RASOULNEZHAD,Ghader HOSSEINZADEH,Reza HOSSEINZADEH,Naser GHASEMIAN. Journal of Advanced Ceramics. 2018(03)
本文编号：3266206
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２半导体材料光催化原理示意图??－
矿型Ｔｉ０２纳米线，在Ａｒ氛围中经不同温度煅烧，然后用于光??催化降解罗丹明Ｂ染料。Ｗａｎｇ等［５２］采用电沉积法和阳极氧化铝模板法，成功地制备??了高度有序的Ｔｉ０２纳米管阵列，所制Ｔｉ０２纳米管阵列为锐钛矿相，经透射电镜观察，??纳米管的壁厚为２０ｎｍ，外径约为１００ｎｍ，整体是直的，沿长度有均匀的厚度。??ＰｍｄｕｂｋｏｍＰ等［５３］采用水热法制备了不同球状Ｔｉ０２，并掺杂Ｆｅ３＋，增强其电化学性能。??Ｃａｏ等［５４］采用简单的一步水热法制备了花状Ｔｉ０２。??＿＿??１??图１＿３不同形貌Ｔｉ０２??⑷纳米线［５１］?（ｂ）纳米管［５２］?（ｃ）纳米球［５３］?（ｄ）纳米花［５？??Ｆｉｇ．１－３?Ｔｉ〇２?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ??（ａ）?Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ［５１］?（ｂ）?Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ［５２］?（ｃ）?Ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ［５３］?（ｄ）?Ｎａｎｏｆｌｏｗｅｒｓ［５４］??５??
］。??电纺纳米纤维具有直径孝比表面积大、高宽比的特点以及独特的物理化学性能和柔??軔性等。传统静电纺丝装置由四个主要部件组成：含有聚合物溶液（或熔体）的注射??器、流量泵、收集器和高压电源。在静电纺丝过程中，将高压（通常为１０至３０ｋＶ）??施加到聚合物溶液上，以在液滴表面诱导电荷。当电场强度增加时，溶液的半球面在??注射器尖端伸长，形成泰勒锥，进一步调高电压，带电射流从泰勒锥喷出，向收集器??方向流动。在此过程中，溶剂蒸发，聚合物纤维随机沉积在收集器上。典型的静电纺??丝装置如图１－５所示。??Ｒｏｌａｔｔｎｇ?ｃｏｌｌｅｃｔｕｒ??（Ｍ，ｉｍｒ??—?／?ｌｉｐ??Ｉ??Ｈｉｇｈ?ｖｏｌｔ？ｓ？－??图１－５静电纺丝装置示意图［６４】??Ｆｉｇ．?１－５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?ｓｐｉｎｎｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ网??１．３．２静电纺丝制备复合纳米纤维??随着现代科学技术的飞速发展，单一性能的材料已不能满足更多领域的需求，因??此多功能复合材料应运而生。复合材料是指通过一定的工艺将具有不同性质的材料组??合而成的一种新材料，组合后的材料性能优于其中单一组分材料的性能。利用静电纺??丝技术不仅可以制备单一组分的聚合物纳米纤维，也可制备多组分纳米纤维。由静电??纺丝方法制备的复合纳米纤维包括两种类型：有机复合纳米纤维和有机／无机复合纳??米纤维。有机复合纳米纤维可由两种或两种以上的聚合物溶液混合后共纺而成；有机??／无机复合纳米纤维则是将无机盐、金属纳米粒子等加入高聚物溶液中，电纺成复合??纤维。??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Enhanced photocatalytic activities of Nd-doped TiO2 under visible light using a facile sol-gel method[J]. Jicai Liang,Jingya Wang,Kexian Song,Xiaofeng Wang,Kaifeng Yu,Ce Liang. Journal of Rare Earths. 2020(02)
[2]具有高活性晶面的分级二氧化钛纳米棒光催化二氧化碳还原（英文）[J]. 曹茂启,刘康,周惠敏,李红梅,高小惠,邱晓清,刘敏. Journal of Central South University. 2019(06)
[3]Preparation of transparent nanostructured N-doped TiO2 thin films by combination of sonochemical and CVD methods with visible light photocatalytic activity[J]. Hossein RASOULNEZHAD,Ghader HOSSEINZADEH,Reza HOSSEINZADEH,Naser GHASEMIAN. Journal of Advanced Ceramics. 2018(03)
本文编号：3266206
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