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氮、银掺杂TiO_2/C超细纤维毡的制备与性能
 
     论文目录
 
【摘要】:Ti O2光催化剂具有化学性质稳定、无毒和来源广泛等优点,但禁带宽度大和难回收制约着其实际应用。为了得到一种在可见光下有良好催化活性、容易回收的柔性光催化剂,本文将硝酸银和尿素掺入PAN和Ti(OC4H9)4的混合溶液中,通过静电纺丝、预氧化和高温热解等工艺制备出氮、银掺杂的Ti O2/C超细复合纤维毡;在此基础上,通过在混合溶液中添加纳米Si O2颗粒,再用HF酸去除Si O2颗粒制备了多孔的氮、银掺杂Ti O2/C超细纤维毡;采用熟化的方法制备出表面富Ti O2的氮、银掺杂Ti O2/C超细纤维。利用多种先进方法研究了这三种新型纤维毡的制备工艺,分析了其主要组成和结构,表征了其可见光催化降解性能。研究表明:适宜纺丝工艺条件为:纺丝电压10~15KV,接收距离15~20cm,推进速率10~15μl/min,纺丝温度30~40℃,相对湿度40%;得到复合纤维的平均直径为360~800nm;掺入硝酸银会导致纤维表面凹凸不平,尿素的加入对纤维表面形貌没有明显影响;在650~750℃高温下热解得到的复合纤维中碳以乱层石墨的形式存在,Ti O2以锐钛矿相结构均匀分布在纤维中,Ag以单质立方晶相附着在Ti O2颗粒表面,N元素进入Ti O2晶格内部形成O-Ti-N结构。元素掺杂纤维毡的催化活性高于未掺杂的纤维毡,因为N元素掺杂之后扩大了Ti O2可见光响应范围,Ag的加入提高了纤维毡吸附氧气的能力,并促进光生电子和空穴的分离;其中NTC-0.5在N元素掺杂中表现出最高催化活性,ATC-1.0在Ag元素掺杂中催化活性最高;纤维毡吸附能力和催化活性随着催化循环次数的增加都出现降低。为了增加超细纤维的吸附能力,将纳米Si O2颗粒均匀分散在混合溶液中,以同样的方法制备了含Si O2的N-Ag共掺杂Ti O2/C超细纤维毡,经HF酸刻蚀得到具有柔性的多孔超细纤维毡。多孔纤维毡比表面积为6.1m2/g,其吸附能力相比于未多孔化的纤维毡提高8.5%,催化活性提高11.6%。为提高Ti O2与可见光的接触面积,采用熟化方法得到表面富Ti O2的纤维毡,Ti O2颗粒紧贴在纤维表面,其大小和分布不均匀,催化效率比未熟化处理纤维毡提高4%。
【关键词】:静电纺丝 TiO2 氮银掺杂 超细纤维 可见光催化
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TB33;TQ340.64
 
论文编号BS2246538,这篇论文共30
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