静电纺丝制备核壳纳米纤维及其光催化性能研究

发布时间：2017-10-05 12:02

  本文关键词：静电纺丝制备核壳纳米纤维及其光催化性能研究

  更多相关文章： 静电纺丝 纳米纤维 复合材料 光催化降解

【摘要】：随着工业日益蓬勃的发展,伴随的环境污染问题和能源短缺问题也日趋严重。基于太阳能是一种清洁、环保、易得的能源,而光催化技术是一种可以将太阳光能转化为电能和化学能,已受到人们的广泛关注。针对传统催化剂应用中存在如太阳光利用率低、光催化效率低、不易回收等的问题,本文致力于利用静电纺丝技术结合溶解挥发、溶剂热等方法制备具有高效复合纳米光催化剂纤维,通过对异质结型光催化剂调控尝试着来解决传统催化剂在应用中存在的一些问题。具体内容如下:1)本文通过静电纺丝和溶剂挥发方法制备了g-C3N4/Bi2O3纳米材料。首先通过静电纺丝得到Bi2O3纳米纤维、超声剥离得到单层g-C3N4,通过溶剂挥发得到了核壳结构的g-C3N4/Bi2O3复合材料。通过调节g-C3N4与Bi2O3的复合比,发现g-C3N4/Bi2O3-10在紫外可见下降解亚甲基蓝表现出最高的活性,光催化性能的提高主要是由于形成了异质结从而抑制了光生载流子的复合。但是在降解过程中Bi2O3不稳定,存在严重的光腐蚀现象。生成的光腐蚀产物(Bi O)2CO3使得体系演变成g-C3N4/(Bi O)2CO3/Bi2O3三元异质结,由于三者导价带不匹配从而使得材料光催化活性下降。2)利用静电纺丝技术和溶剂热方法制备了Bi2WO6/TiO2纳米纤维异质结材料。在溶剂热反应过程中,通过调控反应浓度,在Ti O2纳米纤维上分别构造了负载不同含量的Bi2WO6纳米复合材料。复合Bi2WO6从而拓展了体系的可见光响应范围,Bi2WO6和Ti O2形成的异质则有利于光生载流子的分离。光催化实验结果表明,可见光下Bi2WO6/Ti O2在光催化降解Rh B的过程中展现了很好的光催化活性以及稳定性。此外,由于静电纺丝制备的Ti O2纤维基底所特有的网毡结构,使的复合材料具有较好的沉降和回收再利用的性质。3)利用静电纺丝技术制备了N-TiO2-WO3纳米纤维复合材料,通过一步法制备材料,方法简便、无需二次处理即可得到复合材料。通过掺杂N元素以及复合窄带系半导体WO3来拓展的Ti O2光响应范围,此外通过复合半导体同样可以抑制光催化过程中光生载流子的复合,从而达到提高光催化活性的效果。实验数据表明,可见光下光催化降解Rh B溶液时三元复合材料光催化降解Rh B与Ti O2相比有很大的提高。
【关键词】：静电纺丝 纳米纤维 复合材料 光催化降解
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ340.64;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 一维纳米材料10-11
• 1.3 静电纺丝研究进展11-13
• 1.3.1 静电纺丝历史11
• 1.3.2 静电纺丝装置11-12
• 1.3.3 静电纺丝法制备多级纳米复合材料12-13
• 1.4 TiO_2研究进展13-20
• 1.4.1 TiO_213-14
• 1.4.2 TiO_2光催化原理14-15
• 1.4.3 TiO_2光催化剂的应用15-16
• 1.4.4 TiO_2光催化剂的改性16-20
• 1.5 非TiO_2可见光光催化剂20-23
• 1.6 课题研究的主要内容23-24
• 第二章 实验部分24-29
• 2.1 实验仪器及设备24
• 2.2 实验基本流程24-26
• 2.2.1 合成g-C_3N_4/Bi_2O_3的基本流程24-26
• 2.2.2 合成Bi_2WO_6/TiO_2纳米纤维的基本流程26
• 2.2.3 合成N-TiO_2-WO_3的基本流程26
• 2.3 分析方法26-29
• 2.3.1 表征方法26-28
• 2.3.2 性能分析28-29
• 第三章 g-C_3N_4/Bi_2O_3复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 实验部分29-31
• 3.2.2 g-C_3N_4/Bi_2O_3复合催化剂的制备30-31
• 3.2.3 材料结构表征31
• 3.2.4 光电化学性能测试31
• 3.2.5 光催化性能测试31
• 3.2.6 材料稳定性测试31
• 3.3 结果讨论31-43
• 3.3.1 催化剂的形貌和结构表征31-38
• 3.3.2 光催化性能研究38-42
• 3.3.3 复合催化剂可能的催化机理42-43
• 3.4 结论43-45
• 第四章 Bi_2WO_6/TiO_2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究45-59
• 4.1 引言45-46
• 4.2 实验部分46-48
• 4.2.1 试剂与仪器46
• 4.2.2 Bi_2WO_6/TiO_2纳米纤维复合材料的制备46-47
• 4.2.3 材料结构形貌表征47
• 4.2.4 光电化学性能测试47
• 4.2.5 光催化性能测试47-48
• 4.3 结果与讨论48-58
• 4.3.1 催化剂的形貌和结构表征48-53
• 4.3.2 光催化性能研究53-58
• 4.4 结论58-59
• 第五章 N-TiO_2-WO_3复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究59-70
• 5.1 引言59
• 5.2 实验部分59-61
• 5.2.1 试剂与仪器59-60
• 5.2.2 N-TiO_2-WO_3纳米纤维复合材料的制备60-61
• 5.2.3 材料结构形貌表征61
• 5.2.4 光电化学性能测试61
• 5.2.5 光催化性能测试61
• 5.3 结果与讨论61-69
• 5.3.1 催化剂的形貌和结构表征61-67
• 5.3.2 光催化性能研究67-69
• 5.4 结论69-70
• 第六章 结论70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77

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