静电纺丝法制备可见光响应异质结纳米复合物及其光催化性能研究

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1、静电纺丝法制备可见光响应异质结纳米复合物及其光催化性能研究Photocatalyticpropertiesofvisible-lightresponseheterojunctionnanocompositespreparedbyelectrospinning学科专业：材料学研究生：柳静指导教师：何芳副教授天津大学材料科学与工程学院二零一五年十二月摘要随着环境问题和能源危机的日益加重，半导体光催化技术也变得越来越重要。在众多的半导体催化体系中，由可见光响应的半导体材料形成的异质结，不仅能较大范围的吸收可见光，而且能促进光生电子空穴的分离，同时抑制其复合。这种异质结构显示出比

2、单一催化剂更高的光催化活性，是解决催化剂材料量子效率低的有效途径。本文的目的是通过静电纺丝法制备六方相-YFeO3/-Fe2O3异质结构纳米线和-Fe2O3/Ag3PO4异质结构复合物，并研究异质结构对电子空穴分离的作用。本文采用静电纺丝和煅烧的方法制备了六方相（h）YFeO3和正交相（o）YFeO3纳米线，和o-YFeO3相比，h-YFeO3具有更小的尺寸和更高的光催化降解RhB活性。采用静电纺丝和煅烧的方法制备-Fe2O3，在550℃和700℃下煅烧Fe(NO3)3/PVP复合纤维分别得到-Fe2O3纳米管和不规则的-Fe2O3纳米线。光催化降解RhB和光解

3、水实验显示在550℃煅烧得到-Fe2O3纳米管具有更高的光催化活性。采用静电纺丝和煅烧的方法制备h-YFeO3/-Fe2O3异质结构纳米线，通过调节前驱体中Fe和Y的原子比来控制h-YFeO3和-Fe2O3的相对含量。并对其光电化学和光降解RhB性能进行了测试，结果表明，h-YFeO3/-Fe2O3异质结构具有比纯h-YFeO3和纯-Fe2O3更高的光电离密度和光催化活性。其中h-YFeO3和-Fe2O3的相对含量为1:1时的催化活性最高。采用静电纺丝和离子交换的方法制备-Fe2O3/Ag3PO4异质结构复合物，其光解水结果显示异质结构的形成能够有效促进光生

4、电子空穴的分离，对提高其光催化活性有积极作用。关键词：静电纺丝；异质结构；h-YFeO3/-Fe2O3；-Fe2O3/Ag3PO4；光催化ABSTRACTWiththeincreasingenvironmentalproblemsandenergycrisis,semiconductorphotocatalytictechnologyhasbecomemoreandmoreimportant.Amongnumeroussemiconductorsystems,heterojunction,consistingoftwovisible-ightresponseofsem

5、iconductor,cannotonlyabsorblargerangeofvisiblelight,butalsopromotetheelectron-holeseparationandinhibitrecombination.Theheterojunctionshowshigherphotocatalyticactivitythanthesinglecatalyst,andisconsiderdasaneffectivewaytoincreasequantumefficiency.Thispaperaimstopreparehexagonal-YFeO3/-Fe2

6、O3nanowiresand-Fe2O3/Ag3PO4compositesbyelectrospinning,andtheroleofheterojunctionintheseparationofelectron-holeisstudied.Inthispaper,hexagonal(h)andorthorhombic(o)YFeO3werepraparedbyelectrospinningandcalcination.Comparedwitho-YFeO3,h-YFeO3possessessmallersizeandhigherphotocatalyticactivi

7、tyindegradationofRhB.-Fe2O3nanotubesandirregular-Fe2O3nanowireswerepreparedthrougcalcinationat550℃and700℃,respectively.ThephotodegradationofRhBandwatersplittingtestsrealthatthesamplecalcinatedat550℃exibitsbetterphotacatalyticactivity.h-YFeO3/-Fe2O3heterojunctionn