不锈钢纤维毡负载TiO_2的制备及其光催化降解染料研究

以L316不锈钢纤维毡为载体,制备负载型纳米TiO_2光催化剂。采用罗丹明B为模拟染料进行光催化降解实验,研究负载方式、负载量、固定化温度、光照强度、染料初始浓度、染液pH值和无机盐(Na2SO4)等因素对其降解性能的影响。结果表明:粉体烧结法负载TiO_2的纤维毡光催化效果优于原位生成法;随着纤维毡上TiO_2负载量的增加,光催化活性增强,但负载量最终趋于平衡,平衡值约8mg/cm2;当固定化温度为450℃时,所制备的负载型TiO_2光催化剂活性最佳;随着紫外光照强度增加,染料初始浓度降低,染液pH值减小,染液中无机盐浓度降低,负载型纳米TiO_2光催化剂对罗丹明B的降解效果增强。     

PVDF纳米纤维膜的制备及其油水分离性能

针对静电纺丝纳米纤维膜孔径偏大的问题,以聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜聚合物,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/丙酮为混合溶剂制得纺丝液,采用静电纺丝技术制备PVDF纳米纤维膜,并研究聚合物浓度对纳米纤维膜孔结构及油水分离性能的影响。结果表明：增大纺丝液浓度会明显提高PVDF纳米纤维直径,使得纳米纤维直径分布变窄;当PVDF质量分数为14%时,所得PVDF纳米纤维膜具有较好的表面形貌和拉伸强度;油水分离结果表明,重油体系(二氯甲烷+水)通量最大达2 900.86 L/(m²·h),分离效率高达99.5%,高粘附油体系(玉米油+水)通量最小为32.98 L/(m²·h),分离效率仅有91.7%。在进一步的油包水乳液分离过程中,PVDF纳米纤维膜(M-3)具有的油水分离通量为7.9 L/(m²·h),分离效率高达97.6%。     

静电纺制备TiO2/PVA复合纳米纤维及其光催化性能研究

通过静电纺丝的方法制备一种以二氧化钛(TiO2)为催化剂,聚乙烯醇(PVA)为载体的TiO2/PVA复合纳米纤维光催化材料。使用FE-SEM,XRD,Tg,FTIR对制备的TiO2/PVA复合纳米纤维膜进行了表征,并考察了其紫外光照射下光催化降解罗丹明B(Rh B)的能力。结果表明:制备的TiO2/PVA复合纳米纤维具有较高的光催化活性。     

聚氨酯对聚偏氟乙烯纤维的影响

研究新型纤维的制备方法及其阻燃机械性能分析。以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂配置聚偏氟乙烯(PVDF)以及聚氨酯(PU)纺丝溶液,根据不同配比混合成均匀的PVDF/PU纺丝液,经过小批量湿法纺丝机纺出纤维并研究其性能。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外分析光谱表征分析纤维的表观形态和内部结构;通过X射线衍射分析其衍射图谱分析分子结构;通过锥形量热仪及极限氧指数测试仪表征其燃烧性能。结果表明:复合纤维的极限氧指数随着聚氨酯的加入而减少,但断裂强力和断裂伸长率有所增加。此研究对新型复合纤维的开发具有重要意义。     

静电纺 LA-SA/PAN 复合纤维的形貌分析

通过静电纺丝的方法制备以月桂酸和硬脂酸二元低共熔物(LA-SA)为固-液相变材料,聚丙烯腈(PAN)为基体的超细纤维。研究最佳静电纺PAN纤维的纺丝工艺参数,纺丝溶液中不同LA-SA含量对复合纤维的形貌结构影响。确定最佳静电纺PAN纳米纤维的工艺参数(纺丝电压15KV,接收距离20cm,纺丝液流速1ml/h)。SEM观察表明:随LA-SA含量的增加,复合纤维的平均直径逐渐增大;当复合纤维中LA-SA含量较高时,纤维表面变得不光滑,并呈现褶皱的形貌特征。     

PVP/(NH_4)_2Ce(NO_3)_6复合纳米纤维的制备与表征

用静电纺丝技术成功制备了纺丝液中铈浓度为0.1mol/L的有机-无机复合纳米纤维PVP/(NH4)2Ce(NO3)6,并优化了制备工艺。实验结果表明,复合纳米纤维随着铈含量的增大单位长度上的电压值升高,推进设备的推进速度降低;静电纺丝液中加入一定浓度的乙酸,将溶胶凝胶体系的pH控制在1.5～2.5可以明显提高纺丝液的可纺性。复合纤维的平均直径随着铈浓度的提高而增大:铈浓度为0.005mol/L时纤维平均直径为366nm,铈浓度为0.1mol/L时纤维平均直径为415nm;XRD结果表明复合纤维中铈盐为非结晶态。紫外可见分光光度仪检测结果显示,PVP/(NH4)2Ce(NO3)6静电纺丝制得的纳米纤维薄膜具有较好的可见光透过性与较强的紫外光吸收性能。     

静电纺制备ZnO@PAN纳米复合膜及其光催化性能

为了提高有机染料废水降解率,以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌Zn(Ac)_2为原料,采用静电纺丝方法、水热法制备ZnO@PAN复合纳米纤维膜,用来净化水资源;通过SEM电镜扫描分析溶液中聚丙烯腈和醋酸锌的配比、分解温度对ZnO纳米线生长状态的影响,研究ZnO纳米复合膜对罗丹明B染料在紫外光照射下的光催化脱色反应,及其重复光降解能力。研究结果表明:聚丙烯腈和醋酸锌比例为10∶1.5、分解温度为150℃、水热反应中添加氨水的情况下制备的氧化锌纳米线的生长状态最佳;该纳米纤维膜在紫外光照射下具有光催化活性和化学稳定性,照射2 h后脱色率达到66.7%,重复使用5次后染料的脱色率仍在60%以上,可重复性良好。     

氧空穴对二氧化钛/磷酸银光催化活性的影响机制

采用磷酸银与具有可见光吸收能力的TiO_2基光催化剂相复合的方法,对带有氧空穴的二氧化钛(TiO_2-OV)的复合磷酸银光催化材料的性能进行了研究.采用光处理法成功制备出了具有可见光吸收能力的氧空穴二氧化钛材料,利用化学吸附法成功制备出了磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂.透射电镜结果显示,磷酸银纳米颗粒均匀分散于氧空穴二氧化钛表面,形成结构完美的复合光催化剂;光催化降解罗丹明B实验结果表明,所制备的磷酸银/氧空穴二氧化钛复合光催化剂的光催化活性明显优于磷酸银光催化材料.     

PVDF/PVDF混纺纳米纤维防水透湿膜的开发

利用多针头静电纺丝技术制备PVDF1/PVDF2双组份混纺纳米纤维膜,考察热轧温度对该电纺膜的表面形貌、机械性能及防水透湿性能的影响,以确定最合适的电纺膜热轧温度.采用Co-PA热熔网做热熔粘合剂,将此混纺电纺膜与防水织物进行层压复合,制备防水透湿织物,研究复合织物的抗剥离性能和防水透湿性能,并与PTFE拉伸膜层压复合织物进行对比.结果表明:在热轧温度为135℃、压力为0.3 k Pa、热轧时间为1 s条件下,双组分PVDF电纺膜拉伸断裂强度为24.22 MPa,耐静水压达到3 324 mm H2O,透湿量接近10 000 g/(m2·24 h);采用该电纺膜与Co-PA热熔胶、防水织物在135℃、0.3 k Pa条件下热轧15 s制备层压复合织物,其抗剥离强度(12.28 N/(2.5 cm))和透湿量(5 202 g/(m2·24 h))均优于PTFE拉伸膜层压织物,而耐静水压值(10 130 mm H2O)低于PTFE层压织物,但仍然可以达到商业化使用要求.     

自支撑尼龙66/钼酸铋/碘化银复合纳米纤维的制备及其光催化性能

利用静电纺丝和溶剂热法制备了尼龙66/钼酸铋复合纳米纤维,在室温下利用沉积-沉淀法将碘化银沉积在尼龙66/钼酸铋复合纳米纤维表面,制备了具有可见光响应的自支撑尼龙66/钼酸铋/碘化银复合纳米纤维.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱扫描仪、紫外-可见漫反射、光电流等表征分析了晶型结构、表面形貌及其光学性能.以罗丹明B为污染物,考察了尼龙66/钼酸铋/碘化银的光催化性能.实验结果表明,当碘化银复合量为10％ 时,尼龙66/钼酸铋/碘化银复合纳米纤维展示出最优异的光催化活性,在120 min时其降解率可达99.8％.这种尼龙66/钼酸铋/碘化银复合纳米纤维在多次循环后仍保持较高的光催化稳定性,相比粉体光催化剂,还具有更优秀的可回收性.     

铁磁性单晶TiO_2光催化剂对染料污水的降解

通过两步水热法获得单晶锐钛矿型TiO_2,并与草酸铁混合后在氩气中煅烧得到磁性铁固载化TiO_2光催化剂(Fe-TiO_2)。通过XRD和Raman光谱可知,铁在TiO_2表面主要以Fe_3O_4形式存在。Fe-TiO_2对X3B染料显示了良好的光催化降解性能,但铁含量的变化对光催化剂的活性无显著影响。体系中加入H_2O_2可与Fe(II)发生Fenton反应,生成的OH·自由基具有强氧化性,能够深度降解染料污水,实现光催化-Fenton反应的协同作用。另外,Fe-TiO_2具有较强的铁磁性,用磁力吸附的方式即可回收和循环利用,是一种高效、廉价的复合型光催化剂。     

碳化钨/碳复合纤维制备及其电解水析氢性能

以聚丙烯腈、N,N-二甲基甲酰胺、偏钨酸铵(AMT)为原料,采用静电纺丝法制备了碳化钨/碳(WC/C)复合纤维,对其微观形貌以及析氢活性进行了表征。结果表明,纺丝液中不同偏钨酸铵含量情况下都可以获得连续的纺出纤维,但热处理后的WC/C复合纤维长度随着偏钨酸铵含量的增加而减小。随着纺丝液中偏钨酸铵含量的增加,WC/C复合纤维材料的过电势减小,电化学活性面积增大,AMT-1.2的过电势为162 mV,表明WC赋予WC/C复合纤维良好的催化活性。随着复合纤维中WC增加,其塔费尔斜率不断增大,在一定程度上降低了析氢电化学反应速度,但赋予其良好的耐腐蚀性能。     

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

在水热条件下,将PbS-TiO2异质结负载于静电纺丝法制备含羧基的具有纳微米尺寸的电纺纤维上,制备PbS-TiO2异质结/电纺纤维复合光催化材料.通过SEM观察,PbS-TiO2异质结能够较为均匀地负载于电纺纤维之上,将复合材料进行UV-Vis测试,其光吸收范围扩展到可见光区.在可见光照射240min下,对甲基橙溶液降解的残留质量分数为2.59%,低于同等条件下PbS-TiO2异质结粉体,说明其具有很好的可见光催化降解效果.     

同轴静电纺丝技术制备PVA@TiO_2纳米纤维及光催化性能研究

采用同轴静电纺丝技术,以二氧化钛(TiO2)水溶液为壳层、聚乙烯醇(PVA)水溶液为芯层进行同轴静电纺丝,成功制备出了PVA@TiO2纳米纤维光催化材料。通过热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射、扫描电镜对样品进行了表征。结果显示:TiO2纳米粒子的负载量高达91%,是同类方法的2倍之多,同时具有良好的负载牢固的性能;研究了其在紫外光照射下光催化降解罗丹明B的能力,实验表明,20mL的1×10-5 mol/L罗丹明B溶液在10min内完全降解。     

锐钛矿TiO_2-Ag纳米纤维的可控制备及光催化性能研究

制备TiO2高效光催化试剂近年来备受关注.利用静电纺丝技术成功获得了尺寸均一的TiO2纳米纤维,在此基础上,以硝酸银(AgNO3)为掺杂剂,合成了TiO2-Ag复合纳米纤维.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射(XRD)对该复合材料进行了表征.结果显示,产物为锐钛矿TiO2-Ag复合纳米纤维,且纤维分散性好、长径比大.随后以亚甲基蓝为降解对象,研究了该复合材料的光催化活性,探讨了Ag掺杂量对TiO2光催化效果的影响.结果表明:TiO2-Ag复合纳米纤维具有良好的光催化活性,且掺杂0.8wt%Ag的TiO2-Ag复合纳米纤维对亚甲基蓝的降解效率最高.     

PVDF/BaTiO3复合纳米纤维滤膜的制备及性能

为了制备高效低阻的纳米纤维空气过滤膜,采用静电纺丝技术,以钛酸钡(BaTiO_3)作为驻极体,制备了不同质量分数、不同纺丝时间的PVDF/BaTiO_3复合驻极纳米纤维膜,并对其微观结构、表面化学结构、透气性能、透湿性能、过滤性能进行了研究分析。结果发现:当BaTiO_3的质量分数为0.8%、纺丝时间为40 min时,制备的PVDF/BaTiO_3复合纳米纤维滤膜性能达到最优,此时纳米纤维滤膜的透气率最大达369 mm/s,透湿量最大达4 672.79 g/(m~2·d),过滤效率为76.8%,阻力压降为11.76 Pa,品质因子最大值达0.124 2。     

氮掺杂二氧化钛的制备及性能

为解决污水降解的问题,利用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为钛源、氨水为氮源、无水乙醇为溶剂制备出N-TiO_2,并通过静电纺丝法制备出PET/N-TiO_2电纺膜,解决了N-TiO_2粉末在水中难以回收的问题;实验研究了样品的光催化性能及重复利用性。结果表明:N-TiO_2具有较好的光催化性能,经过150 min太阳光照射,亚甲基蓝的降解率为90.5%;在此基础上制备的PET/N-TiO_2电纺膜同样具有良好的光催化性能,经过150 min的太阳光照射,亚甲基蓝降解率为86.2%。     

纳米碘氧化铋/偕胺肟纤维的合成、表征及光催化性能研究

以Bi(NO3)3和KI为铋源和碘源,偕胺肟纤维为载体,通过液相合成制备出了纳米碘氧化铋/偕胺肟纤维(BiOI/AOCF)复合光催化材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、能谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、电子能谱(XPS)和热重(TG)等手段对样品进行了分析表征.实验结果表明,BiOI呈薄片状均匀分布于纤维表面,属于四方晶相.BiOI以配位方式固载于偕胺肟纤维表面,BiOI/AOCF具有很好的稳定性.以罗丹明B为模拟污染物,考察BiOI/AOCF光催化性能,结果显示,纳米BiOI/AOCF展现出优异的光催化活性.重复使用结果表明,纳米BiOI/AOCF重复使用5次后对罗丹明B的降解率仍然可以达到97%.由于BiOI/AOCF具备制备简单、光催化性能优良、易于从降解体系中分离等优点,同时可以多次重复使用,因而具有广阔的应用前景.     

高稳定单晶二氧化钛的制备及其光催化机理

以商品P25型TiO_2作为钛源,通过2次高温水热法制得单晶锐钛矿型TiO_2。结合X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征可知,所得产物为单晶锐钛矿相TiO_2,呈现去掉顶端的八面体棱锥结构,表面暴露(101)和高能(001)晶面,粒径为50~100nm。当煅烧温度升至600℃时,样品的晶相组成、结晶度和晶粒尺寸与未煅烧样品相比均未发生明显变化,说明这是一种具有高温稳定性的单晶材料。活性艳红染料X3B的光催化降解实验被用来评价所得样品的光催化活性。氙灯光源为入射光源,不同煅烧温度处理的单晶二氧化钛对X3B均有不同程度的降解,且煅烧温度越高,降解速率越低,这是由于样品比表面积的减小使得对入射光子的吸收及染料的吸附减少所致。与商品P25型TiO_2相比,该单晶TiO_2光催化活性较低,说明表面暴露的高能(001)晶面并不利于光催化反应的进行。     

纳米二氧化钛的制备及其光催化性能

为解决二氧化钛(TiO_2)粉末在废水处理应用中易团聚的问题和提高TiO_2粉末的光催化降解活性,利用水热合成法制备纳米TiO_2(nano-TiO_2),通过光催化降解测试、SEM、紫外-可见分光光度计(积分球)、XRD、化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)测试优化和表征纳米TiO_2的制备参数、表面形貌、紫外-可见光利用率、相态和水样处理性能。结果表明:经水热处理24 h,并在140℃下经浓度为0.2 mol/L的H_2SO_4溶液腐蚀24 h,此条件下制得的纳米TiO_2在60 min内对甲基橙染料的光降解效率最高可达40.8%。水热合成法制备的纳米TiO_2的晶粒尺寸范围为100～300 nm,相态为金红石型,其对紫外光的利用率比市售的商品级TiO_2粉末更高,光催化效率可提高39.7%。在紫外灯光照2 h后,经水热合成法制得的纳米TiO_2对自制水样的COD去除率可达64%,BOD去除率可达37.5%。该研究中的纳米TiO_2制备工艺简单,可有效解决团聚问题且具备更高效的光催化性能,可为实现低成本和高效的废水处理应用起到一定的促进作用。