TiO2纳米纤维微观结构的调控与制备.pdf

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1、锨财抖2O13年第l8期(44)卷文章编号：1001—9731(2013)18—2620—05TiO纳米纤维微观结构的调控与制备李其明，李芳(1．辽宁石油化工大学化学与材料科学学院，辽宁抚顺113001；2．辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺113001)摘要：通过静电纺丝技术制备了具有一维纳米结中却不利于回收利用。后期开发的TiO。纳米晶薄膜构的SiO：／TiO纳米复合纤维，基于热碱化学刻蚀技在回收利用方面虽然具有诸多优势，但除了在一些特术对其微观形貌进行二次调制，制备出具有较高比表定领域的应用外，TiO薄膜在常规光催化应用中有效面积的多孔TiO纳米纤维。TG表征表明550。C

2、以上使用面积明显不足。。]。因此，一维TiO。纳米纤维材的焙烧温度才能完全烧掉纳米纤维前驱体中有机物组料成为关注的焦点之一，具有较大长径比的TiO纳分，从而得到无机SiO／Ti()。纳米复合纤维。同时发米纤维具有较好的可回收利用性能，然而相对纳米粉现，SiO掺杂可以有效抑制TiO。高温条件下从锐钛体材料，TiO纳米纤维的比表面积却存在不足，如果矿相向金红石相的转化，在700。C仍然可以得到结晶能够在TiO。纳米纤维表面制备出多孔微结构则可以较好的纯相siO：／Ti()锐钛矿。SEM表征表明大大提高TiO。纳米纤维的比表面积[111]。Nair等通NaOH热化学处理可以从复合纳米纤维S

3、iO／TiO。过电纺丝技术制备了具有大米粒形貌的无机纳米纤体相刻蚀掉大部分SiO。纳米晶粒，从而制备出多孔维，他们表征发现该纳米纤维的比表面积可以达到Ti()无机纳米纤维，相对未经处理的TiO纳米纤维，60m／gll。R．Mukai等利用钛酸四丁酯溶胶一凝胶该材料具有更高的比表面积和更加精细的微观结构。聚合并结合冷冻干燥法制备了多孔TiO。纳米纤维，关键词：静电纺丝；SiO。／TiO。复合纳米纤维；化学该材料具有较高的比表面积和精细的微结构”】，然而刻蚀；微观结构上述制备方法都存在工艺复杂、制备成本高的缺点，因中图分类号：O643．57文献标识码：A此迫切希望能够开发一种简单实用的T

4、iO：多孔纳米DOI：10．3969／．issn．1001—9731．2013．18．007纤维的制备方法。本文通过基于静电纺丝制备技术制备了SiO。／1引言TiO无机复合纳米纤维，接着通过热碱化学刻蚀技术近年来，TiO作为一种高效实用的光催化材料受在其表面调制出了纳米级孔道微观结构，该TiO纳到人们的广泛关注，其在有机物降解、光催化、水分解、米纤维显示出独特的多孔微观形貌，具有较高的比表太阳能电池等方面具有重要的应用前景]。当前，研面积。究人员通过各种方法制备或调制TiO。材料的微观结2实验构以提高其光催化性能。例如，()．Akhavan等制备了碳纳米管掺杂的Ti()薄膜，他们研究

5、发现碳纳米管2．1SiO／TiO复合纳米纤维的制备掺杂可以显著提高TiO。的可见光催化活性[。朱培首先称取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)2．5g溶于15g宁等制备了具有大米粒微观形貌的碳纳米管／氧化钛二甲基甲酰胺(DMF)，连续搅拌直至PVP完全溶解，复合材料，该材料展示了与P25类似的光催化特性l6]。称取钛酸四丁脂6．67g和乙酸2．5g搅拌混合得到另众所周知光催化反应通常发生于催化剂表面，TiO：一透明澄清溶液。接着把上述两溶液混合并搅拌均材料的比表面积与其光催化性能密切相关，研究人员匀，随后加入1．38g正硅酸四乙酯溶液充分搅拌从而研究发现纳米级Ti0颗粒具有更高的光吸收能力和得到

6、所需的电纺丝前驱体溶液(其它组成的前驱体溶催化效果。例如，周武艺等通过微乳和溶胶凝胶法合液使用类似方法配置)。把该前驱体溶液注入10mI成了纳米级TiO。粉体材料I，Kim等通过油包水微医用注射器进行静电纺丝，静电纺丝的电压为18kV，乳法合成了包裹TiO：的SiO。纳米颗粒，这些纳米粉喷头和接收器之间的距离为15cm。静电纺丝完毕后，体材料都展示了较高的光催化活性]。虽然TiO：纳电纺丝产品放到马弗炉中进行焙烧处理从而得到无机米粉体具有较高比表面积与催化活性，但在实际应用siO／TiO。复合纳米纤维。*基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(21201096)；辽宁省教育厅

7、资助项目(L2010242)收到初稿日期：2012—123l收到修改稿日期：2013O313通讯作者：李其明作者简介：李其明(1977～)，男，河北衡水人，讲师，主要从事催化化学研究。李其明等：TiO纳米纤维微观结构的调控与制备2．2多孔TiO。纳米纤维的制备(20)复合纳米纤维的DSC对比分析结果，从图1(b)称取少量经过不同温度焙烧处理的SiO。／TiO可以看出二者在200～400。C之间都有一个较为集中复合纳米纤维置入装有N)H(5mol／L)溶液的