TiO2复纳米纤维的制备及光催化性能研究.pdf

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导师签字: 签字日期:
摘要
论文题目:TiO2 复合纳米纤维的制备及光催化性能研究
专业:化学
硕士生:贺志霄签名:
指导教师:李姝丹签名:

摘要
全球性环境保护已逐渐成为关注的热点,污染物的降解引起广泛研究,有效的催
化剂是降解污染物过程必不可少的材料。近几年,半导体作为光催化剂运用于光催化
反应取得显著进展,其中,半导体 TiO2 具有成本低、无毒、光催化活性高、化学稳
定性强等特点,能降解有机分子为无毒的二氧化碳和水。但大的带隙能和光生电子-
空穴对容易复合限制了 TiO2 光催化活性。掺杂的 TiO2 会产生次级吸收带,降低带隙
能,促进电子-空穴对的有效分离,进而提高光能利用率。本论文采用 La3+、S 单掺
3+
和 La 、S 共掺的方法,在一定程度上提高 TiO2 光催化活性。
与传统纳米纤维的合成方法相比,静电纺丝法有简单易行、成本低以及可控性强
等优势,制备的纳米纤维比表面积大、孔隙率高和吸附性强,应用于光催化和自清洁
等方面。本文以钛酸四丁酯和聚乙烯吡咯烷酮为原料,利用静电纺丝法制备掺杂的
TiO2 纳米纤维。利用 XRD、SEM 和 UV/Vis 光谱测试手段对所合成样品的结构、形
貌和光催化活性进行表征。对比不同温度焙烧 % La/TiO2 纳米纤维的结构、形
貌和光催化活性,得到最佳焙烧温度为 600℃。随着 La3+掺杂量的增加,锐钛矿相衍
3+
射峰变的宽且低,粒径减小,La 的掺杂明显抑制 TiO2 的相转变,提高相转变温度。
3+
La 的掺杂增加了 TiO2 中氧空位和表面缺陷数量,捕获光生电子,抑制电子和空穴
的复合,提高光催化活性。当 La/Ti 摩尔比为 %时,光催化活性最高。
S 的掺杂抑制锐钛矿相向金红石相的转变,随着 S 含量的增加,锐钛矿型 TiO2(101)
衍射峰宽度逐渐宽化,且都宽于纯 TiO2 衍射峰,说明 S 的掺杂可以抑制 TiO2 晶粒生
长。适量的 S 掺杂提高了 TiO2 光催化活性,最佳掺杂量为 1wt%,然而,过多的 S
掺杂会破坏纤维形貌,呈现出片状,表面积下降,光催化活性降低。
3+
相比单掺 TiO2,La 、S 共掺 TiO2 纳米纤维显示更优的光催化活性。这可能是
3+
La 、S 共掺的协同效应所致,不仅降低 TiO2 禁带宽度,有效地分离电子-空穴对,
I
山西师范大学学位论文
提高量子效率,而且产生较多强氧化性的羟基基团。
【关键词】TiO2;掺杂;纳米纤维;光催化活性
【论文类型】基础


















II
Abstract
Title: Preparation of posite nanofiber and photocatalytic
properties research
Major: Chemistry
Name: Zhixiao He Signature:
Supervisor: Shudan Li Signature:
Abstract
Global environmental protection has gradually e the
hotspot, the degradation of pollutants cause extensive research,
effective catalyst is an essential material in pollutant degradation
process. In recent years, semiconductor a