TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究.pdf

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1、摘要本文主要是利用水热法和烧结法制备哟2纳米纤维，然后将窄带隙半导体材料如g-C3N4，ZnFe204，SiC等与制备出的哟2纳米纤维复合，对哟2纳米纤维进行光催化改性，达到拓展哟2纳米纤维光谱响应范围至可见光区域的目的。第一章：首先对纳米材料和半导体光催化技术做了简单介绍，然后着重介绍了受到人们广泛关注的哟2的晶体结构、制备方法、优异的物理化学性能，以及m2作为光催化剂的催化机理。最后又介绍了对哟2进行改性常用的技术手段以及它的实际应用领域。第二章：利用水热法制各出№凰07纳米纤维，在此基础上制备了不同晶型的+ri02纳米纤维，并成功的将g-C3N4

2、负载到1i02纳米纤维上，制备出g-C3N4／Ii02纳米纤维。通过对有机染料磺酰罗丹明B(SRB)在可见光下的降解实验，发现g-C3N4／anatase和g．C3N4／'-I]02(B)在可见光下的光催化活性远远高于纯anatase和1i02(B)纳米纤维。g-C3N4／anatase和g-C3N4／"1-i0203)纳米纤维两种材料中，可见光下催化活性最高的是g-C3N4fI]02(B)纳米纤维。通过TEM观察到1i02(B)的(001)晶面与哥C3N4的(22．40)晶面匹配非常完好，这样有利于在二者之间形成异质结。这种由匹配完好的相界面构成的异

3、质结可以大大降低光生电荷的复合几率，提高了复合材料的光催化活性。第三章：利用ZnO晶种和T102纳米纤维，成功制备出ZnFe204／T102(B)和ZnFe204／anatase。通过电化学测试发现ZrlFe204负载到哟2表面后，哟2纳米纤维在可见光下的光电流密度提高了。第四章：主要是利用烧结法，将SiC粉末负载到T02(A)和Ti0203)纳米纤维表面。SiC／T102纳米纤维的可见光光催化活性也通过对SRB的降解程度进行探究，发现复合材料在可见光下对SRB的降解率比纯m2纳米纤维高。关键词：Ti02纳米纤维；相界面；光生电子一空穴；光催化活性Ab

4、stractInthiswork，哟2nanofiberswereprepareduS堍ahydrothermalmethodcombinedwithasubsequentcalchmtionprocess．Thenweextendedtheabsorptionof面02intovisiblel班regionbycombiningthesemiconductorn舱terialswithI[1aITOWbandgapsuchasg-C3N4，ZnFe204，SiCwith3q02nanofibers．Inthefirstchapter：Firstly,

5、wermdeabriefreviewaboutthephotocatalyticnanorr】aterialsandsemiconductortechnobgy．Thenweintroducedthe3302crystalstructure，preparationmethods，excellentphysicalandchemicalpropertiesindetail．F妇觋thecommonlyusedmethodsfor哟2modificationanditspracticalapplicationsweredescried．Inthesecon

6、dchapter：The№凰07nanofiberswerepreparedbyus吨hydrothermlmethod．Basedonthetitantaemn01jloers，wefabricatedT102mnofiberswithdifferentpolymorphs．Meanwhile，g-C3N4nanosheetswerecoatedonthesurfaceof哟2mnofiberssuccessfully．WefoundthatthephotocatalyticdegradationabilitiesofSRBundervisiblel

7、ightirradiationbyg-C3N4／anataseandg-C3N4fI]02(B)weremuchhigherthanpurethoseofanataseandq-i0203)nanofibers．Andthephotoactivityofg-C3N4／q]0203)mnofiberswashigherthanthatoftheg-C3N4／anatasenanofibers．Itwasfoundthattheplane(001)of1幻2毋)matcheswellwithplane(22—40)ofg-C3N4byuS堍TEMtechn

8、ique，whichisbeneficialtoformheterojunctionsbetw