tio-%2c2-%2fnio复合纳米纤维材料制备、表征及其光催化性能的研究

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1、东北师范大学硕士学位论文TiO<,2>/NiO复合纳米纤维材料的制备、表征及其光催化性能研究姓名：王琳申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：邵长路20070501摘要Ti02作为光催化剂具有化学性质稳定、价廉易得、无毒、催化效率高等优点，因而被广泛地用来处理各种废水。但是，由于Ti02的带隙较宽(Eg=3．2～4．5eV)可利用的激发光仅限于紫外光(^<387am)，而太阳光中仅含3％～5％左右的紫外光，使用紫外光降解各种废水则需耗费大量能源，而且还需要价格昂贵的设备。针对Ti02催化剂存在难以经济有效的分离、光能利用率低、催化剂易于凝聚沉降等缺点，通过溶胶一凝

2、胶过程，采用静电纺丝技术制备“聚乙烯吡咯烷酮／钛酸四正丁酯／乙酸镍”复合纳米纤维。通过高温煅烧除去复合纤维中的聚乙烯毗咯烷酮(PVP)、同时其中的无机物发生化学反应，获得Ti02／NiO复合纳米纤维。系统研究了材料的制备的各种过程因素对纤维形貌、尺寸、均匀度等特性的影响，结果表明：PVP浓度、乙醇的加入、无机盐的含量以及接收距离、电压和热处理的升温速率等是影响纤维特性的主要因素。PVP的最佳浓度约为5—6％，浓度过小，纤维呈念珠状，浓度过大，纤维直径分布不均，成丝速率低；乙醇的加入降低了溶液的表面张力(有利于在液滴表面形成喷射流)，同时使纤维直径变大；无机盐含量增大引起了

3、直径的显著增大，并最终使纤维出现了类似“吸潮”的现象；接收距离及电压的增加都会使纤维直径减小，但电压过大会使直径分布不均匀；热处理过程中升温过快会使纤维断裂，不利于纤维形貌的保持，升温速率应控制在500c／h以下。复合氧化物的结构和物理化学性质通过x．射线粉末衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)、紫外．可见．近红外光谱(UV-VIS．N瓜)、扫描电子显微镜(sEM)等多种手段进行表征。结果表明，经过对各种有机一无机杂化纤维进行热处理，得到了纯净的Ti02／NiO无机复合组分纳米纤维，这些纤维形貌为规则的一维结构，直径为100—300rim，直径分布均匀。通过对罗丹明

4、B的降解，考察了Ti02／NiO一维纳米纤维材料的光催化活性。结果表明，Ti02／NiO无机复合组分纳米纤维的催化活性高于纯Ti02的活性。本文详细讨论了复合氧化物光催化活性提高的原因。关键词：Ti02／NiO；纳米纤维；光催化降解；罗丹明B；静电纺丝；复合氧化物；溶胶．凝胶；聚乙烯吡咯烷酮AbstractInthesesemiconductormaterials，titaniumdioxide(Ti02)asphotocatalystiswidelyusedtophotodegradatemanyorganicpollutantsforitsrelativelyhigh

5、catalyticreactivity,physicalandchemicalstability,avirulenceandcheapnessandSOon．EvenSO，onlyunderirradiationofultravioletlightf冰387nm)Ti02catalystcaneffectivelydestroytheorganicpollutantsinwastewatersbecauseofitsbroadband-gap0jg=3．2～4．5eV)．Ingeneral．thesunlightonlycontains3％～5％ultravioletli

6、ght．80itisimpossibletoutilizesunlightdirectlyforactivatingTi02photocatalysteffectively．Hence．thephotocatatyticdegradationmethodtreatingwastewatersneedscostlyequipmentsandlargenumbersofenergiesaslightsource．AimingattheactualityofdisadvantagesofTi02，difficulttosaparate，lowusingrateoflightan

7、deasytodepositandagglomerate．whichboldbackthetransformationofphotocatalytictechnologyintoutility,Ti02／NiOnanofibersw91"epreparedfrompolyvinylpyrrolidone(PVP)／Ti(OiPr)dNi(CH3COO)2compositeWereformedasaresultofcombiningtheS01—gelprocesswithelectrospinningtechnique．The