功能性納米復合材料的吸附-光催化性能的研究.pdf

1、TiO2光催化降解染料得到了廣泛研究。但因其自身不能吸收可見光，限制了其對太陽光的有效利用。此外，粉末狀的TiO2在實際應用中不易回收。因此，本文主要通過兩方面來改善二氧化鈦光催化劑在應用中的缺點：一方面通過改變其形貌，制備一維二氧化鈦納米帶，以達到回收重復利用的目的，并通過耦合窄帶隙的氧化亞銅半導體，以期實現對可見光或太陽光的有效利用，提高光催化活性，使染料分子得到有效脫除。另一方面將光催化劑與紙張材料結合，充分發(fā)揮其紙張的吸附與光催

2、化的協同效應，并拓寬其應用的范圍。
　　本研究利用酸腐蝕水熱處理與紫外光協助還原法制備了表面粗糙的TiO2納米帶與（氧化）石墨烯@TiO2納米帶復合結構（GX@TiO2）。GX@TiO2復合結構明顯提高了TiO2納米帶對陰、陽離子型染料甲基橙與堿性品紅的脫色活性。這種提高主要歸因于石墨烯較大的比表面積及其類苯環(huán)結構通過π-π鍵與染料分子發(fā)生吸附。利用簡單的液相沉積法在酸蝕TiO2納米帶和GX@TiO2復合物表面負載 Cu2O納米顆

3、粒，構成 Cu2O@TiO2納米帶與Cu2O@GX@TiO2納米帶的復合結構。前者的氧化亞銅相貌更規(guī)則且尺寸分布更均勻。相比較 TiO2納米帶與 GX@TiO2納米帶，兩者均具有更高的脫色活性，且對陰離子型染料甲基橙的脫色效果更佳。這種顯著的脫色能力歸因于Cu2O活性面{111}晶面的暴露。所有負載Cu2O的TiO2納米帶復合物在黑暗中吸附染料后，再經可見光輻射，脫色作用提高不大。重點研究了Cu2O@TiO2復合物對甲基橙染料的脫色過程

4、，紅外譜圖證明了復合物對甲基橙分子發(fā)生了可見光催化降解。將整個甲基橙的脫色過程定義為快吸附-慢降解。采用碳纖維作為光催化劑二氧化鈦的載體，將負載處理后的碳纖維與植物纖維配抄成紙，制備了具有吸附-光催化協同性能的光催化紙張?？疾炝思谆热玖系膒H值，不同的固著劑類型與用量，碳纖維與植物纖維之間的比例以及濕強劑PAE用量等因素，對紙張光催化脫色效果的影響。最后優(yōu)化出的高性能的光催化紙張的條件為：碳纖維與植物纖維比例為1:1，固著劑Na2Si