掺氮二氧化钛%2f炭纳米纤维异质光催化剂的制备及其性能研究

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1、北京化工大学硕士学位论文掺氮二氧化钛/炭纳米纤维异质光催化剂的制备及其性能研究姓名：滕冬华申请学位级别：硕士专业：高分子化学及物理指导教师：于运花20080604北京化工大学硕士研究生学位论文掺氮二氧化钛／炭纳米纤维异质光催化剂的制备及其性能研究摘要二氧化钛∞02)光催化剂具有无毒、稳定、价廉、以及能在常温下光催化降解多种有机物等特点，因此在污水和废气处理等环境领域中具有广阔的应用前景。但是，锐钛矿型砸02只能被波长小于387．5nm的紫外光所激发，并且Ti02纳米颗粒在处理液相污染物时容易团聚、沉淀和流失，从而极大地限制了噩02光催化剂的大规模应用。对Ti02进行掺杂改性和负载固定

2、，是拓宽其光谱响应范围和消除Ti02纳米颗粒处理液相污染物所面临缺陷的有效途径。本论文采用静电纺丝法制备了Ⅲo(OAc)删杂化纳米纤维，并通过后续的热稳定化、氨化和焙烧处理，制备了一种新颖的掺氮二氧化钛／炭纳米纤维(髓020Ua师s)异质光催化剂。纳米纤维的形貌结构、晶相结构和化学组成的变化分别用TEM、FESEM、X】RD、FT-IR、EDX和XPS等进行了表征分析，而Ti02．xWCNFs的光谱响应范围和光催化活性则分别用UV二vis吸收光谱和对亚甲基蓝溶液的光催化降解进行了测试分析。结果得出，Tio(oAc)2均匀且有序地分布在PAN纳米纤维中，并且使PAN纳米纤维的直径从35

3、0～500nm减小到250~400nm。经过热稳定化后，电纺ⅢO(Q址)删纳米纤维的表面变得光滑，并且由于物理和化学收缩，纤维的直径减小至200~300nm。经过氨水预处理和焙烧后，稳定化ⅢO(0IAc)2／PAN纳米纤维的直径进一步地减小至100以50nm。在400℃焙北京化工大学硕士研究生学位论文烧下，无定形钛氨络合物将开始转变为锐钛矿型Ⅲ02．“，并迁移到纳米纤维的表面上。在600℃焙烧下，25叭．％左右的锐钛矿型Ti02．xNx纳米颗粒均匀地分布在高度取向排列的CNFs表面上，Ti02．xNx的平均粒径大小为20nm左右；而将温度升高到800℃后，Q汛的表面上会形成大量的微孔

4、和中孔，但是锐钛矿型噩02略Nx会完全转变为不具有光催化活性的金红石型Ti02．xNx，砸02．xNx的粒径则增大为30～50nm。由于，n020‘具有明显拓宽的光谱吸收范围和增强的光催化活性，其中光吸收阈值从390nm红移至500nm左右，以及纳米纤维的巨大比表面积(130m2／g)、孔隙率(o．34cm3l／：g)和吸附性能，在600℃下焙烧的Ti02．xWCNFs异质光催化剂在紫外光和可见光下均具有优异的光催化活性，比Ti02／C全晒s、Ti0■Nx和Ti02粉体的光催化效率都要高。关键词：掺氮二氧化钛，炭纳米纤维，异质光催化剂，静电纺丝，氨化，可见光响应n北京化工大学硕士研究

5、生学位论文PREl．AR棚oNANDCHARACTERIZ棚oNSoFNITRoGEN-DoPEDT订瑚UMDIoⅪDE／CARBoNNANoFIBERHETERoSTRUCTUREDPHoToCAE气正YSTSABSTRACTDuetonontoxicity，chemicalstability，cheapness，andexCellentphotocatalyticdegradationofVariousrefracto巧organiccompounds，titaniumdioxide(，n02)hasbeenconsideredasthemostpromisingphotocat

6、alystfortreatingcont锄inatedwaterandpollutedair．However，allatase砸02caIlonlybeinducedbyultraviolet(UV)liglltwiththewavelengthlessthaIl387．5nm．Funhemore，Ti02nanoparticleshaveatendencytoag酉omerate，precipitate，andnowawayinliquidsuspensions．Therefore，dopiIlgmodificationandimmobilizationofTi02havebeen

7、widelyinvestigated．Inthisstudy，titaniumoxoacetate佃olyac巧lonitrile【啊o(oAc)2／】，AN】hybridnanofmerswerefabricatedbyelectfospinningtechnique．AnoVelnitrogen-dopedTiO加arbonn觚。肋ers(Ti02．xN√a盯s)heterostmcturedphotocatalystwasalsopreparedby