电纺丝技术制备纳米光催化剂NiO和TiO2/NiO及其应用的研究

论文摘要

本文主要研究了电纺丝技术制备纳米光催化剂NiO和TiO2/NiO,以及它们在光催化方面的应用。本文以静电纺丝法制备了NiO纳米纤维和TiO2/NiO复合纳米纤维,并对其进行了差热-热重分析（TG-DTA）、红外光谱（IR）、X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等表征。结果表明,煅烧后的纳米纤维表面光滑,直径约70-100nm。光催化降解亚甲基蓝水溶液结果表明:NiO纳米纤维50min后对亚甲基蓝的水溶液降解率达到95%以上,TiO2/NiO复合纳米纤维,20min后对亚甲基蓝的水溶液降解率达到98%以上。复合纳米纤维的光催化降解效果优于纯锐钛矿的TiO2和纯NiO。针对目前光催化技术应用中存在的粉末回收困难等问题,采用新的催化剂负载技术,即电纺丝技术,将NiO、TiO2和TiO2/NiO纳米粒子嵌入环境友好材料海藻酸钠中,制备TiO2-NiO/SA（SA指海藻酸钠）复合纳米纤维,并将其应用于染料降解,解决催化剂回收难的问题。采用红外光谱、扫描电镜和透射电镜等物理化学方法表征、测定各复合纤维的表面结构与催化活性。以TiO2-NiO/SA复合纳米纤维光催化降解亚甲基蓝作为模型反应,探讨了不同因素对光催化脱色降解效果的影响,同时探讨了亚甲基蓝的降解机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 第1章 绪论
• 1.1 光催化技术
• 1.1.1 半导体光催化基本原理
• 1.1.2 光催化剂的改性
• 1.1.3 光催化剂的制备
• 1.1.4 光催化剂的负载
• 1.1.5 光催化剂的应用
• 1.1.6 光催化反应的影响因素
• 1.1.7 海藻酸钠
• 1.1.8 亚甲基蓝
• 1.2 静电纺丝技术
• 1.2.1 静电纺丝的基本原理及工艺
• 1.2.2 静电纺丝过程的影响因素
• 1.2.3 静电纺丝法制备无机金属氧化物的研究进展
• 1.2.4 静电纺丝技术的应用前景
• 1.3 本研究的目的,意义及研究设想
• 第2章 静电纺丝法制备NiO纳米纤维及其光学特性的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器及试剂
• 2.2.2 前驱体溶液的配制
• 3COO）₂复合纤维的制备'>2.2.3 PVP/Ni（CH₃COO）₂复合纤维的制备
• 2.2.4 NiO纳米纤维的制备
• 2.2.5 NiO纳米纤维的表征与测试
• 2.2.6 纳米NiO的紫外-可见吸收光谱测试
• 2.2.7 循环伏安曲线的测试
• 2.2.8 光催化降解亚甲基蓝水溶液实验
• 2.3 结果与讨论
• 3COO）₂复合纤维热分析'>2.3.1 PVP/Ni（CH₃COO）₂复合纤维热分析
• 2.3.2 红外光谱
• 2.3.3 X射线衍射分析
• 2.3.4 扫描电镜分析
• 2.3.5 纳米NiO紫外-可见光谱测试
• 2.3.6 亚甲基蓝催化降解机制
• 2.3.7 光催化性能研究
• 2.3.8 表观降解反应速率常数的测定
• 2.4 小结
• 2纳米纤维及光催化性能研究'>第3章 静电纺丝法制备NiO/TiO₂纳米纤维及光催化性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器及试剂
• 3.2.2 前驱体溶液的配制
• 3COO）₂和PVP/TiO₂复合纤维的制备'>3.2.3 PVP/TiO2-Ni（CH₃COO）₂和PVP/TiO₂复合纤维的制备
• 2/NiO和TiO₂纳米纤维的制备'>3.2.4 TiO₂/NiO和TiO₂纳米纤维的制备
• 3.2.5 纳米纤维的表征与测试
• 3.2.6 循环伏安曲线的测试
• 3.2.7 光催化降解亚甲基蓝水溶液实验
• 3.3 结果与讨论
• 2-Ni（CH₃COO）₂复合纤维热分析'>3.3.1 PVP/TiO₂-Ni（CH₃COO）₂复合纤维热分析
• 3.3.2 红外光谱分析
• 3.3.3 X射线衍射分析
• 3.3.4 扫描电镜分析
• 3.3.5 亚甲基蓝催化降解机制
• 3.3.6 光催化性能研究及机理分析
• 3.3.7 表观降解反应速率常数的测定
• 3.4 小结
• 2/SA纳米纤维及光催化性能研究'>第4章 静电纺丝法制备NiO-TiO₂/SA纳米纤维及光催化性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器及试剂
• 4.2.2 海藻酸钠复合纳米纤维的制备
• 4.2.3 复合纳米薄膜红外光谱分析
• 4.2.4 透射电镜形貌观察
• 4.2.5 复合纳米薄膜扫描电镜分析
• 4.2.6 亚甲基蓝的光催化降解实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 FT-IR测试结果
• 4.3.2 透射电镜分析
• 4.3.3 复合纳米薄膜扫描电镜分析
• 4.3.4 催化降解特性
• 4.3.5 光催化降解亚甲基蓝的影响因素
• 4.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务及主要成果
• 致谢
• 个人简历