纳米纤维材料光催化去除水中有机污染物的应用研究

摘要

本文采用静电纺丝法和溶胶-凝胶法制备了不同形态的Fe3+/Ti02光催化剂(纳米纤维，粉体)和不同煅烧温度下的TiO2/ZnTiO3复合纳米纤维光催化剂，以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、热重-差热分析法(TG-DTA)等测试手段对所制备样品进行测试。以亚甲基蓝(MB)为模拟降解物研究了Fe3+/TiO2纳米纤维和Fe3+/TiO2粉体的光催化性能以及不同煅烧温度下的TiO2/ZnTiO3复合纳米纤维的光催化性能。结果表明:Fe3+/TiO2纳米纤维比Fe3+/TiO2粉体的光催化活性高;当煅烧温度为550℃时，TiO2/ZnTiO3复合纳米纤维催化剂的光催化活性最高。
　　 另外，在上述制备方法的基础上制备了具有可见光活性的磁性可分离ZnFe2O4/TiO2纳米纤维和具有可磁性回收的SrFe12O19/TiO2纳米纤维。以扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、震动样品磁强计(VSM)和能量分散光谱仪(EDS)对样品进行了测试表征。同时以亚甲基蓝(MB)为模拟降解物，测定了可见光下ZnFe2O4/TiO2纳米纤维的光催化活性，并对磁性SrFe12O19/TiO2纳米纤维进行了光催化活性的测定和回收再利用实验。结果表明:ZnFe2O4/TiO2纳米纤维同时具有可见光响应和磁性特征;SrFe12O19/TiO2纳米纤维具有永磁性特征，经过6次重复回收利用，样品的光催化活性几乎没有降低，光催化剂的回收率都在90％以上。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 纳米纤维材料的制备方法

1．1．1 溶胶-凝胶(sol-gel)法制备纳米纤维

1．1．2 水热(溶剂热)法制备纳米纤维

1．1．3 模板法制备纳米纤维

1．1．4 两步合成法制备纳米纤维

1．1．5 海岛型双组分复合纺丝法制备纳米纤维

1．1．6 静电纺丝法制备纳米纤维

1．2 半导体纳米纤维材料光催化反应机理

1．2．1 半导体的能带结构

1．2．2 半导体的分类

1．2．3 半导体光催化剂的反应机理(以TiO2为例)

1．3 纳米纤维材料在光催化领域的研究现状

1．3．1 单组分光催化纳米纤维的研究

1．3．2 半导体纳米纤维光催化剂的改性研究

1．3．3 半导体可见光光催化活性的研究

1．4 磁可分离纳米材料的研究

1．5 本论文的研究内容和目的意义

1．5．1 研究内容

1．5．2 研究的意义和目的

第2章 Fe3+／TiO2纳米纤维的制备及表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．2 Fe3+／TiO2复合纳米纤维的制备

2．2．3 表征和测试

2．2．4 光催化实验

2．3 结果与讨论

2．3．1 SEM分析

2．3．2 样品的XRD分析

2．3．3 光催化性能的研究

2．4 小结

第3章 对喷静电纺丝法制备TiO2／ZnTiO3复合纳米纤维及表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要实验试剂

3．2．2 样品的制备

3．2．3 表征和测试

3．2．4 光催化活性的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 复合纳米纤维的热分析

3．3．2 样品的扫描电镜分析

3．3．3 X射线衍射分析

3．3．4 光催化活性测定

3．4 小结

第4章 磁性ZnFe2O4／TiO2纳米纤维光催化剂的制备

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 ZnFe2O4／TiO2纳米纤维的制备

4．2．3 ZnFe2O4/TiO2纳米纤维的表征

4．2．4 样品光催化活性的测定

4．3 结果与讨论

4．3．1 样品的SEM表征

4．3．2 样品的XRD表征

4．3．3 固体样品的UV-Vis漫反射分析

4．3．4 不同样品光催化活性的测定

4．3．5 ZnFe2O4／TiO2复合纳米纤维的磁性测定

4．4 小结

第5章 磁性可分离TiO2／SrFe12O19复合纳米纤维光催化剂的制备与磁回收

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂

5．2．2 TiO2／SrFe12O19复合纳米纤维的制备

5．2．3 表征与测试

5．2．4 样品光催化活性的测定

5．2．5 催化剂样品的回收及循环利用

5．3 结果与讨论

5．3．1 纳米纤维的SEM表征

5．3．2 样品的XRD表征

5．3．3 TiO2／SrFe12O19复合纳米纤维的EDS分析

5．3．4 SrFe12O19和TiO2／SrFe12O19复合纳米纤维的磁性测定

5．3．5 TiO2／SrFe12O19复合纳米纤维的光催化活性和可回收性

5．4 小结

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢