纳米TiO2 再生纤维素复合薄膜的制备及光催化性能
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《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着环境污染和能源短缺问题日益突出，光催化技术作为一种新兴的绿色环保技术，具有广泛的应用前景。
其中，纳米TiO2以其独特的光学、电学和化学性质在光催化领域表现出优异的光催化活性。
近年来，科研人员通过对纳米TiO2进行复合改性，以提高其光催化性能。
本文将探讨纳米TiO2复合材料的制备方法以及其光催化性能的研究进展。
二、纳米TiO2复合材料的制备1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的制备纳米TiO2复合材料的方法。
该方法通过将钛醇盐溶于有机溶剂中，经过水解、缩聚等过程形成溶胶，再经过干燥、热处理等过程得到纳米TiO2复合材料。
该方法具有制备过程简单、产物纯度高、粒径分布均匀等优点。
2. 水热法水热法是利用高温高压的水溶液作为反应介质，通过控制反应条件制备纳米TiO2复合材料的方法。
该方法具有反应温度低、产物结晶度高、形貌可控等优点。
3. 微乳液法微乳液法是一种利用微乳液体系制备纳米TiO2复合材料的方法。
该方法通过将反应物分散在微乳液体系中，形成稳定的反应体系，从而得到粒径小、分布均匀的纳米TiO2复合材料。
三、纳米TiO2复合材料的光催化性能研究1. 光催化反应原理纳米TiO2复合材料的光催化性能主要源于其光生电子和空穴的分离和转移。
当纳米TiO2受到光激发时，会产生光生电子和空穴，这些电子和空穴可以与吸附在TiO2表面的物质发生氧化还原反应，从而实现光催化作用。
2. 复合材料的光催化性能研究通过将不同种类的物质与TiO2进行复合，可以改善其光催化性能。
例如，将金属离子掺杂到TiO2中可以提高其光吸收范围和光催化活性；将非金属元素引入TiO2的晶格中可以改善其可见光响应性能；将其他半导体材料与TiO2进行复合可以形成异质结结构，从而提高光生电子和空穴的分离效率。
这些改性方法均能显著提高纳米TiO2复合材料的光催化性能。
四、实验结果与讨论以某次实验为例，我们采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度的金属离子掺杂的纳米TiO2复合材料，并对其光催化性能进行了研究。
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究
纳米TiO2材料的制备及其光催化性能研究随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。
环境问题已严重影响现代文明的发展，有机污染物具有持久性的特点而长期威胁人类健康，开发和设计仅利用太阳能即可完成对有机污染物降解的新材料将会是解决环境问题的有效方法之一。
纳米TiO2作为一种光催化材料，具有优异的物理和化学性质，因而被广泛应用和重点研究。
本文就纳米TiO2材料的制备及其光催化性能展开探讨。
标签：纳米TiO2;光催化;制备方法;光催化效能引言半导体光催化技术是解决环境污染与能源短缺等问题的有效途径之一。
以二氧化钛为代表的光催化剂在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、光伏器件以及光催化领域表现出明显的使用优势.但是TiO2本身的弱可见光吸收、低电导率、高载流子复合速率限制了其在工业生产中的进一步使用。
科技工作者一般通过掺杂、半导体复合、燃料敏化、表界面性质改性等方法提高TiO2的光电化学性能，使其能在生产实践中广泛应用。
1、TiO2材料简介TiO2在自然界中的主要存在形态为金红石、锐钛矿和板钛矿三种晶型，其中金红石是TiO2的高温相，锐钛矿和板钛矿两种形态是TiO2的低温相。
在三种晶型中光催化活性最好的为锐钛矿型TiO2。
锐钛矿型TiO2的禁带宽度为3.2eV 与之对应的激发波长为387nm。
所以，TiO2作为光催化剂在紫外光条件下具有催化活性，在可见光下一般没有活性。
只有对它的结构进行改性，使它的禁带宽度得以缩小，才可以实现材料在可见光条件下的催化降解反应。
改性的方式目前主要有以下几种方法：通过改变晶体内部结构来改变催化剂禁带宽度的离子掺杂方法，通过形成异质结改变能带结构的半导体复合法，提高催化剂对光的吸收能力的表面光敏化法，增大催化剂比表面积使晶粒细化的负载载体法等。
光催化材料中电子e一和空穴h十的浓度会影响有机物的降解速度。
粒径的减小能够使表面原子增加，使光催化剂吸收光的效率显著提高，使其表面e一和h十的浓度增大，从而提高光催化剂的催化活性。
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》范文
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步和人类对环保问题的日益关注，光催化技术作为新兴的绿色技术领域受到了广泛的关注。
纳米TiO2复合材料作为一种高效的光催化剂，具有广泛的应用前景。
本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能，为实际应用提供理论依据。
二、文献综述纳米TiO2复合材料因其独特的物理和化学性质，在光催化领域具有广泛的应用。
其制备方法、性能及应用已成为研究热点。
目前，制备纳米TiO2复合材料的方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。
其中，溶胶-凝胶法因其操作简便、制备条件温和等优点备受关注。
而光催化性能的研究主要关注其对有机污染物的降解、抗菌性能及自清洁等方面的应用。
三、实验方法（一）实验材料实验中所需材料主要包括TiO2纳米粉体、表面活性剂、溶剂等。
所有材料均需符合实验要求，保证实验结果的准确性。
（二）制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备纳米TiO2复合材料。
具体步骤包括：将TiO2纳米粉体与表面活性剂混合，加入溶剂进行搅拌，形成溶胶；然后进行凝胶化处理，得到凝胶；最后进行热处理，得到纳米TiO2复合材料。
（三）性能测试本实验通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。
同时，通过光催化实验测试其光催化性能，以降解有机污染物为评价指标。
四、实验结果与分析（一）表征结果通过XRD、SEM和TEM等手段对制备的纳米TiO2复合材料进行表征。
结果表明，制备的纳米TiO2复合材料具有较高的结晶度和良好的分散性。
（二）光催化性能测试结果以降解有机污染物为评价指标，对制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。
结果表明，该材料具有优异的光催化性能，能够有效降解有机污染物。
此外，我们还研究了不同制备条件对光催化性能的影响，为优化制备工艺提供依据。
五、讨论本实验研究了纳米TiO2复合材料的制备方法及其光催化性能。
纳米TiO2薄膜的制备与光催化性能
响。以罗丹明 B 为目标降解物，考察了水解温度对光催化剂活性的影响。结果表明： 样品经 550 ℃ 煅烧后，TiO2 薄
膜为锐钛矿型； 水解温度为 50 ℃ 时 TiO2 粒径小于水解温度为 75 ℃ 时所负载纳米 TiO2 粒径； 两种方法所测 TiO2
粒径有一定差异： dXRD ＞ dTEM ； 水解温度为 50 ℃ 所负载纳米 TiO2 薄膜，紫外光照 300 min，对罗丹明 B 的去除率为
1引 言
随着社会的发展和人们生活水平的提高，环境污染日益影响到人们的身体健康。利用半导体材料光催
收稿日期： 2011-11-22； 修订日期： 2012-03-15 基金项目：“十二五”国家科技支撑计划（ 2011BA划项目（ 2011B610005） ； 华北水利水电学院科研
Abstract： Using TiCl4 as the precursor，nano-TiO2 thin films were loaded on diatomite-based porous ceramic by the precipitation method under different hydrolysis temperature． The particle size of composites were characterized by X-ray diffraction（ XRD） and transmission electron microscope（ TEM） ． The effect of measuring methods and hydrolysis temperature on nano-TiO2 particle size was analyzed，and the influence of hydrolysis temperature on photocatalytic activity was investigated by the degradation to rhodamine B． The results indicated that TiO2 films calcined at 550 ℃ are anatase，and TiO2 particle size of hydrolysis temperature 50 ℃ is less than that in 75 ℃ ． TiO2 particle size at the hydrolysis temperature of 75 ℃ is less than that of 50 ℃ ，and the TiO2 particle size in two detection methods has certain difference： dXRD ＞ dTEM； Under an ultraviolet lamp irradiation，the removal rate of composites that TiO2 films was loaded at hydrolysis temperature 50 ℃ reaches 86． 9% in 300 min， and at hydrolysis temperature 75 ℃ is 78． 6% in 330 min． Key words： nano-TiO2 films； particle size； hydrolysis temperature； photocatalytic activity
《2024年纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究》范文
《纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重，光催化技术作为一种新型的环保技术，已经引起了广泛的关注。
纳米TiO2光催化剂作为光催化技术中的核心组成部分，具有高效、稳定、无毒等优点，被广泛应用于废水处理、空气净化、太阳能电池等领域。
本文将重点介绍纳米TiO2光催化剂的制备、改性及其应用研究。
二、纳米TiO2光催化剂的制备1. 物理法物理法主要包括气相法和真空蒸发法等。
气相法是通过将TiO2原料加热至高温，使其在气体状态下凝聚成纳米粒子。
真空蒸发法则是将TiO2原料在真空环境下加热蒸发，然后在冷却过程中形成纳米粒子。
这两种方法虽然可以制备出纯度高、粒径分布窄的纳米TiO2，但设备成本较高，不适合大规模生产。
2. 化学法化学法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法等。
其中，溶胶-凝胶法是制备纳米TiO2最常用的方法之一。
该方法通过将Ti的前驱体溶解在溶剂中，经过水解、缩合等反应形成溶胶，再通过干燥、煅烧等过程得到纳米TiO2。
该方法设备简单、操作方便，适合大规模生产。
三、纳米TiO2光催化剂的改性为了提高纳米TiO2光催化剂的光催化性能，人们对其进行了各种改性研究。
常见的改性方法包括贵金属沉积、非金属元素掺杂、半导体复合等。
1. 贵金属沉积贵金属如Pt、Ag等可以沉积在纳米TiO2表面，形成肖特基势垒，能够有效地捕获光生电子，抑制电子-空穴对的复合，从而提高光催化性能。
2. 非金属元素掺杂非金属元素如N、C、S等可以掺杂到纳米TiO2晶格中，使其吸收可见光的能力增强，拓宽了光谱响应范围。
同时，掺杂还能够影响晶格缺陷，提高载流子的迁移率，从而提高光催化性能。
3. 半导体复合通过将纳米TiO2与其他半导体材料进行复合，可以形成异质结，提高光生电子和空穴的分离效率。
常见的复合材料包括CdS、ZnO等。
此外，还可以通过形成核壳结构等方式进一步提高光催化剂的稳定性。
四、纳米TiO2光催化剂的应用研究纳米TiO2光催化剂在环保领域具有广泛的应用前景。
TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究的开题报告
TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究的开题报告第一部分：选题背景和意义TiO2作为一种典型的光催化材料，具有良好的化学稳定性、生物相容性和催化效率，在环境治理、光催化降解污染物以及光催化合成等领域具有广泛的应用前景。
然而，TiO2材料本身的一些缺点，如光吸收能力和电子传递效率的不足，限制了其在实际应用中的效果。
因此，利用复合材料提高TiO2的光催化性能成为目前的研究热点之一。
纳米纤维是一种具有极高比表面积和孔隙率的材料，可以为TiO2提供更多的活性位点，拓展其光响应范围和提高电子传递效率。
TiO2复合纳米纤维材料具有高效的光催化降解污染物能力，在环境治理和光催化合成领域有着广泛的应用前景。
因此，本文拟通过TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究，深入探究其制备工艺及光催化机理，为实现TiO2复合纳米纤维的高效应用提供基础研究支持。
第二部分：研究内容和方法2.1 研究内容本研究以聚合物材料为模板，通过静电纺丝和热处理技术制备TiO2复合纳米纤维材料。
通过改变制备条件，探究不同制备条件对TiO2复合纳米纤维结构和光催化性能的影响。
通过考察TiO2复合纳米纤维材料对甲基橙等有机污染物的光催化降解性能，探究其光催化机理。
2.2 研究方法a) 材料制备：采用静电纺丝和热处理技术制备TiO2复合纳米纤维材料，通过改变制备条件探究其结构和性能之间的关系。
b) 材料表征：利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等技术对制备的材料进行形态学和结构表征，探究其微观结构和物理化学性质。
c) 光催化实验：采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等技术对材料的光催化性能进行表征，探究其降解有机污染物（如甲基橙）的能力及其光催化机理。
第三部分：预期成果和创新点3.1 预期成果本研究拟通过TiO2复合纳米纤维的制备及其光催化性能研究，制备新型的TiO2复合纳米纤维材料，探究其光催化性能及其降解有机污染物的机理，达到提高TiO2光催化降解污染物效率的目的。
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》
《纳米TiO2复合材料制备及其光催化性能研究》篇一摘要：本文旨在研究纳米TiO2复合材料的制备工艺及其光催化性能。
通过不同的制备方法，成功合成了一系列纳米TiO2复合材料，并对其结构、形貌及光催化性能进行了系统性的研究。
实验结果表明，所制备的纳米TiO2复合材料具有良好的光催化性能，为进一步推动其在环境治理、污水处理等领域的应用提供了理论依据和实验支持。
一、引言随着环境污染问题的日益严重，光催化技术因其高效、环保的特性受到了广泛关注。
纳米TiO2作为一种重要的光催化材料，因其良好的化学稳定性、无毒性及高催化活性而备受青睐。
然而，纯TiO2的光催化效率仍存在一定局限性，如光生电子与空穴的复合率高、光谱响应范围窄等。
为了提高其光催化性能，研究人员开始致力于开发纳米TiO2复合材料。
二、纳米TiO2复合材料的制备1. 材料选择与准备本实验选用钛源、表面活性剂及其他添加剂等原材料，经过提纯和干燥处理后备用。
2. 制备方法采用溶胶-凝胶法、水热法或化学气相沉积法等方法，通过控制反应温度、时间及添加剂的种类和用量等参数，成功制备了不同形貌和结构的纳米TiO2复合材料。
三、材料结构与形貌分析1. X射线衍射（XRD）分析通过XRD分析，确定了所制备的纳米TiO2复合材料的晶体结构，证实了TiO2的成功合成及其与复合材料的结合。
2. 扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）分析利用SEM和TEM观察了所制备的纳米TiO2复合材料的形貌、尺寸及分布情况，为进一步分析其光催化性能提供了基础。
四、光催化性能研究1. 光催化实验装置与方法采用紫外-可见分光光度计等设备，设置适当的光源和反应条件，对所制备的纳米TiO2复合材料进行光催化性能测试。
2. 结果与讨论通过对比不同条件下样品的催化性能，发现所制备的纳米TiO2复合材料具有较高的光催化活性。
同时，探讨了复合材料中各组分之间的相互作用及其对光催化性能的影响。
纳米TiO_2膜的制备及其光催化性能
纳米TiO_2膜的制备及其光催化性能
艾智慧;杨鹏;陆晓华
【期刊名称】《环境科学与技术》
【年(卷),期】2004(27)B08
【摘要】采用溶胶凝胶法(Sol Gel)制备了负载型纳米TiO2膜,分别考察了原料配比、pH值、煅烧温度对薄膜性质的影响,并利用XRD对其结构进行了表征,同时,用负载型TiO2膜对活性艳红X 3B(X 3B)模拟染料废水进行了微波辅助光催化脱色的研究。
结果表明,改变原料配比及pH值可以制备出不同粒径的纳米TiO2膜,在450℃煅烧时TiO2呈锐态矿结构,在650℃以上出现锐态矿与金红石混晶结构,750℃时完全转变为金红石结构。
所制得的纳米TiO2薄膜对X 3B具有较好的光催化活性。
【总页数】3页(P4-6)
【关键词】TiO2薄膜;活性艳红X-3B;微波辅助光催化
【作者】艾智慧;杨鹏;陆晓华
【作者单位】华中科技大学环境科学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】X703.01
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纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究
粉体 呈锐钛 矿相 ， ８ ０ 经 ０ ℃退 火得到 了锐钛矿 相 与金 红石相 的 混合 晶相 ， ９ ０ 经 ０ ℃退 火 完全 转化 为金 红石 相 。薄
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TiO2纳米纤维的制备及光催化性能研究
TiO2 纳米纤维的制备及光催化性能研究摘要TiO2是一种重要的无机化工产品，TiO2纤维被广泛应用于抗菌保洁、净化空气、污染物降解等领域，由于其光催化效率高，化学性质稳定，使用过程不会产生毒害物质和二次污染，因此有着十分广阔的应用前景。
本文将对TiO2 纳米纤维的制备方法进行分析，并通过实验对TiO2 纤维的光催化性能进行研究。
关键词TiO2 纳米纤维；光催化性能；制备方法中图分类号O6 文献标识码A 文章编号1674-6708 （2015）152-0109-01通常情况下TiO2 纤维晶粒粒径减小的同时，其光催化性能也相应的提高，且当TiO2 纤维的光催化性能最佳时，其粒径往往处于5nm 到50nm 之间。
以往，业界采用钛酸盐晶须脱碱、水热法、溶剂热法等方法制备TiO2 纤维，而采用这些方法难以制备出纳米级的TiO2 纤维。
目前，业界制备TiO2 纤维最普遍的方法是溶胶一一凝胶法和静电纺丝法。
随着TiO2 纳米纤维优秀的光催化性能逐渐被挖掘出来，其应用范围日趋扩大，市场前景十分广阔，积极研究TiO2 纳米纤维的制备技术，对于促进其应用领域的技术发展有着重要的意义。
1 TiO2 纳米纤维无纺布的制备目前，在TiO2 纤维的众多制备方法中，最常见的包括静电纺丝法和溶胶一一凝胶法，现将两者的原理与特点介绍如下。
1.1静电纺丝法制备TiO2纳米纤维历经十几年的发展，基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理，静电纺丝作为一种能够简单、快捷地制备高质量的TiO2 纤维的技术已经得到普遍认可和广泛重视。
静电纺丝法制备TiO2 纤维的基本原理如下：高压静电场下，聚合物溶液的电荷之间产生静电斥力，静电斥力大于液体表面张力时，导电液体从喷口高速喷出形成稳定的细流，喷射过程中，纤维保持一定电荷量并逐渐干燥变细，最终落在接收板上形成微纳米级的TiO2 纤维。
通过静电纺丝法制备出来的TiO2纤维，具有较高的比表面积、表面活性，在力学性能、导电性能、吸附性能等方面均明显优于传统方法制备出来的TiO2纤维，除此之外，静电纺丝法制备的TiO2 纤维还具有良好的过滤性、粘合性、保温性以及阻隔性等等，这使得静电纺丝法制备的TiO2 纳米纤维应用范围更广。
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纳米TiO2 /再生纤维素复合薄膜的制备及光催化性能摘要在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯室温离子液体中, 将纳米TiO2粉末与纤维素浆粕进行溶液共混, 所得纤维素用水再生后, 经过超临界CO2干燥处理, 制备了不同TiO2含量的纳米TiO2/再生纤维素复合膜。
通过扫描电子显微镜(SEM) 、X 射线衍射(XRD) 、傅立叶变换红外光谱( FTIR) 对所得薄膜的形貌、结构进行表征。
利用PCC-2 型光催化活性检测仪测试薄膜在紫外光下光催化降解亚甲基蓝的能力, 评价薄膜的光催化活性。
讨论了纳米TiO2 含量、超临界CO2干燥和真空干燥对薄膜性能的影响。
结果表明: 复合膜的光催化活性达到所用TiO2粉体的90 %; 经超临界CO2干燥处理所得复合膜的光催化活性明显高于真空干燥所得复合膜的活性; 纳米复合膜的光催化活性随TiO2含量的增加先升高后降低, 含量为5 %时光催化活性最高。
关键词: 纳米TiO2 ; 再生纤维素; 复合膜; 室温离子液体; 光催化活性前言纤维素作为自然界中丰富的天然高分子材料,将它功能化或改性后可以用于纺织品、高吸水性材料、吸油剂、重金属吸附剂、催化剂载体和生物医用材料等领域, 其开发和利用受到广泛关注[1 ]。
利用大自然中存在的纤维素, 加入一定的化学药剂使其溶解得到纺丝浴, 所纺出的丝即为再生纤维素。
但纤维素的高聚合度以及分子间和分子内大量氢键的相互作用, 使其在常见的溶剂中很难溶解, 而可溶的溶剂或多或少存在着不稳定、有毒害、不易回收、价格昂贵等缺点, 这成为纤维素改性和功能化研究中的难题。
室温离子液体作为一种室温下熔融的盐, 是一类具有很好应用前景的“环境友好型”溶剂, 以其特有的良溶剂性、强极性、不挥发、不氧化、对水和空气稳定等优良性能而被广泛应用[2 ]。
最近, Swatloski 等[ 3 ] 发现1-丁基-3-甲基咪唑氯代( [BMIM]Cl) 离子液体可以溶解纤维素,为纤维素溶剂体系的开发研究开辟了一个新领域。
本实验室合成了一种可溶解纤维素的新型室温离子液体———1-烯丙基-3-甲基咪唑氯( [AMIM]Cl) , 该液体在溶解纤维素方面具有很多优点, 为纤维素的功能化和纺丝提供了优良的溶剂[4 ]。
超临界CO2流体因其价格低廉、无毒、不易燃烧、较低的临界温度和临界压力等优点而成为研究的主要超临界流体之一。
在其临界点附近CO2的溶剂性能随温度、压力的变化特别敏感, 这就使得超临界CO2的性质可以通过改变温度和压力得到“调节”, 因此, 超临界CO2被广泛用于聚合物结构功能材料合成和加工[5 ,6 ] 。
J in 等[7 ]分别利用冷冻干燥法和溶剂交换法制备了多孔网状结构的再生纤维素材料, 由于这种材料具有大的比表面积和独特的孔结构, 可以用于物质分离和催化剂载体。
利用纳米TiO2的优异性能研发具有屏蔽紫外线、抗菌防臭和光催化自清洁等功能的纺织品是当前纺织领域的研究热点。
Meilert 等[ 8 ]对棉纤维进行改性处理, 制备了具有光催化自清洁性能的纳米TiO2/棉纤维复合材料。
Kemell等[9 ]利用原子层沉积技术, 以纤维素为基体制备了具有光催化活性的纳米TiO2/纤维素复合材料。
本文作者尝试直接使用商品纳米TiO2粉体, 在[AMIM]Cl 中利用溶液共混法对纤维素进行功能化改性, 以期得到具有光催化功能的多孔或网状结构纳米TiO2/再生纤维素复合膜。
这在功能纺织品开发和光催化材料等方面具有潜在的应用价值。
1 复合薄膜断面形貌分析图1 (a) 和1 ( b) 分别为纳米TiO2质量含量为5 %的薄膜经过真空干燥和超临界CO2干燥后的断面扫描电镜照片。
从扫描电镜照片中可以看到真空干燥后的薄膜其断面为密实结构; 而经过超临界CO2干燥后薄膜的断面呈多孔网状结构, 网状纤维结构上分散着纳米TiO2 粒子, 虽然有部分团聚但还是能清楚地看到TiO2的纳米颗粒, 粒径大约为30 nm。
多孔网状结构是由于超临界CO2临界温度低, 与溶质易于分离, 分离后产物无残留而形成的。
而且超临界CO2没有气液界面, 界面张力为零, 不会造成孔结构的塌陷[5 ]。
图2 (a) ～2 (d) 为超临界CO2干燥处理后纳米TiO2含量分别为1 % ,3 % , 5 % , 7 %的薄膜的断面扫描电镜照片。
从电镜照片可以看出, 薄膜断面也均为多孔网状结构, 这种结构有利于催化反应。
当纳米TiO2含量为7 %时, 大量纳米粒子团聚, 分散效果差, 这将会影响薄膜的光催化活性图1 2 种干燥方式制备的复合膜断面扫描电镜照片(纳米TiO2含量5 %)图2 不同纳米TiO2含量的复合薄膜断面扫描电镜照片2 干燥方法对薄膜光催化活性的影响纳米TiO2粒子吸收特定波长的光后会产生电子空穴对, 电子空穴对会迅速迁移到复合薄膜表面, 与表面吸附的水或氧气等分子反应生成化学活性很强的氢氧自由基和超氧阴离子自由基, 这2 种自由基起到光催化和杀菌消毒作用。
图3为经过真空干燥和超临界CO2干燥处理后复合薄膜(纳米TiO2含量为5 %) 以及商业品P -25 型TiO2的光催化活性曲线。
图中纵坐标为光催化降解过程中亚甲基蓝吸光度的变化值, 横坐标为光照时间, 纵坐标值越负, 则表示样品的光催化活性越高[ 12 ] 。
结果表明, 复合薄膜的光催化活性均低于纯TiO2的活性。
干燥处理方式对复合薄膜的光催化活性影响较大, 经超临界CO2干燥处理后复合膜的光催化活性明显高于经真空干燥处理的薄膜的活性, 可以达到纯P-25 粉体所制备的薄膜光催化活性的90 %。
这可能是因为超临界处理后形成的多孔网状结构更有利于光催化反应。
真空干燥的薄膜为密实结构, 不利于光线的吸收、表面的吸附、传质和化学作用,所以光催化活性较低。
由此可见, 使用超临界CO2干燥处理所得纳米TiO2 /再生纤维素复合膜具有较高的光催化活性。
图3 两种干燥方法对复合薄膜光催化活性的影响( TiO2含量为5 %)3纳米TiO2含量对复合膜光催化活性的影响图4为超临界CO2干燥下, 不同纳米TiO2含量的复合薄膜的光催化活性。
纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝的能力与TiO2的晶型、表面态、分散状态和含量等都有密切关系[13 ]。
因而制备纳米TiO2/再生纤维素复合材料时, 当纳米TiO2选定时, 合适的TiO2含量和纳米TiO2在再生纤维素基体中的良好分散是很重要的。
从图4的光催化活性情况能够得出: 纳米TiO2含量为5 %时, 薄膜的光催化活性最高。
当纳米TiO2含量为1 %和3 %时,虽然纳米粒子分散效果好, 但光催化活性没有5 %的薄膜高。
继续提高纳米TiO2含量到7 %时, 颗粒分散效果不理想, 纳米粒子发生团聚, 反而降低了薄膜的光催化活性。
图4不同纳米TiO2含量的复合膜的光催化活性4 结论(1) 以室温离子液体[AMIM]Cl 为纤维素的新型溶剂, 利用溶液共混法和超临界CO2干燥技术成功地制备了具有光催化活性的纳米TiO2/再生纤维素复合膜。
复合膜的光催化活性达到所用TiO2 粉体的90 %。
(2) 复合膜经过超临界干燥处理后可以保持多孔结构, 而真空干燥处理后的薄膜为密实结构。
光催化活性评价结果表明: 超临界CO2干燥处理后的薄膜光催化活性明显高于真空干燥处理的复合薄膜。
(3) 在考察的TiO2含量范围内, 纳米TiO2/再生纤维素复合膜的光催化活性随纳米TiO2含量的增加先增加后减小, 纳米TiO2含量为5wt %时光催化活性最好。
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