硫属半导体/（PSU/PVDF/SMA）电纺纤维复合光催化材料的制备与光催化

论文摘要

实验通过静电纺丝技术制备含羧基的（PSU/PVDF/SMA）纤维毡，以其作为载体，水热反应条件制备硫属半导体/（PSU/PVDF/SMA）电纺纤维复合材料，研究了可见光照下降解甲基橙的的效果和稳定性。实验内容主要分为三个部分：（1）聚砜类和氟类混合树脂可纺性和纺丝工艺的系统研究：对于双酚A型聚砜（PSU）和聚偏氟乙烯（PVDF），当溶剂总量25mL，苯乙烯顺丁烯二酸酐共聚物（SMA）0.5g，临界质量分别为4.5g和0.6g时得到稳定、均一、表面平滑的电纺纤维载体。所选溶剂配比对可纺性及形貌结构也有影响，当采用高沸点和低沸点溶剂配合的混合溶剂时可增强可纺性。（2）PbS-Bi2S3异质结/（PSU/PVDF/SMA）电纺纤维复合材料的制备及性能研究：以碱处理的（PSU/PVDF/SMA）纤维毡为载体，利用纤维中羧基对金属离子的络合能力，水热条件下制备出分布较为均匀，直径1-2μm范围的异质结复合材料。UV-Vis吸收光谱显示其在可见光区内有吸收。降解试验中使用Xe灯为光源，模拟可见光，甲基橙为降解物，评测了材料的光催化活性。结果表明，异质结复合材料对甲基橙有良好的降解效果，降解率为75.77%，高于同等条件下的PbS-Bi2S3异质结粉体。异质结复合材料的高光催化有效表面积和吸附-迁移-光降解作用是其高效光催化的关键，重复降解多次仍有较好的稳定性和催化活性。（3）PbS-TiO2异质结/（PSU/PVDF/SMA）电纺纤维复合材料的制备及性能研究：使用碱处理后的纤维毡为载体，利用纤维中羧基对金属离子的吸附络合作用，水热条件下培养半导体粒子在纤维中成核、增长，制备出分布较为均匀，粒径1-2μm范围的PbS-TiO2异质结/（PSU/PVDF/SMA）电纺纤维复合材料。UV-Vis吸收光谱显示其在可见光范围有吸收。在Xe灯模拟的可见光下，以甲基橙为降解物，评测复合材料的光催化活性和稳定性。结果表明，复合材料的吸附-迁移-光降解作用和高光催化比表面积使其具有非常显著的降解效果，降解率为86.64%，高于相同条件下的粉体PbS-TiO2异质结，降解过程重复进行效果仍较稳定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 光催化剂
• 1.1.1 硫属半导体类光催化剂
• 2类光催化剂'>1.1.2 TiO₂类光催化剂
• 1.1.3 其它类光催化剂
• 1.2 异质结型半导体光催化原理
• 1.2.1 内建电场及作用
• 1.2.2 光致电荷迁移
• 1.2.3 光照方式
• 1.2.4 异质结能带所需满足的要求
• 1.2.5 构型
• 1.3 半导体光催化技术的应用
• 1.3.1 水分解制氢
• 1.3.2 光催化环境治理
• 1.3.3 光电池电能应用
• 1.4 静电纺丝技术
• 1.4.1 静电纺丝原理
• 1.4.2 影响静电纺丝的主要因素
• 1.4.3 静电纺丝的应用
• 1.5 半导体光催化剂载体
• 1.5.1 玻璃类
• 1.5.2 金属类
• 1.5.3 陶瓷类
• 1.5.4 矿物吸附剂类
• 1.5.5 聚合物类
• 1.6 本论文研究的意义和主要内容
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 本论文研究的主要内容
• 第二章 树脂的可纺性研究及其静电纺丝工艺的探索
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 静电纺丝工艺的参数设计
• 2.2.3 光催化剂载体的制备
• 2.2.4 表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚砜类与偏氟类树脂可纺性研究
• 2.3.2 羧基含量对可纺性的影响
• 2.3.3 不同参数下纤维毡表面形貌
• 2.3.4 （PSU/PVDF/SMA）纤维形貌
• 2.3.5 羧基含量对硫属半导体可负载性的影响
• 2.3.6 （PSU/PVDF/SMA）电纺纤维耐可见光降解性的研究
• 2.4 本章小结
• 2S₃异质结/电纺纤维复合材料的制备与可见光催化降解甲基橙'>第三章 PbS-Bi₂S₃异质结/电纺纤维复合材料的制备与可见光催化降解甲基橙
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 2S₃异质结/电纺纤维复合材料纤维表征'>3.3.1 PbS-Bi₂S₃异质结/电纺纤维复合材料纤维表征
• 2S₃异质结/电纺纤维复合材料可见光催化降解甲基橙'>3.3.2 PbS-Bi₂S₃异质结/电纺纤维复合材料可见光催化降解甲基橙
• 3.4 本章小结
• 2异质结/电纺纤维复合材料的制备与可见光催化降解甲基橙'>第四章 PbS-TiO₂异质结/电纺纤维复合材料的制备与可见光催化降解甲基橙
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 2异质结/电纺纤维复合材料纤维表征'>4.3.1 PbS-TiO₂异质结/电纺纤维复合材料纤维表征
• 2异质结/电纺纤维复合材料可见光催化降解甲基橙'>4.3.2 PbS-TiO₂异质结/电纺纤维复合材料可见光催化降解甲基橙
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 硕士期间论文发表情况