PAN纤维增强hemin/TiO_2可见光催化性能研究

使用偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体,通过配位作用同时负载氯化血红素(hemin)和二氧化钛(TiO_2)制备了复合光敏催化材料,在对其表面形貌和光吸收特性进行表征的基础上,考察其在有机染料降解反应中的可见光催化性能。结果表明,hemin/TiO_2能够有效负载于改性PAN纤维表面,而且所制备的催化剂在可见光区显示出较强的吸收性能。通过对染料光催化降解试验发现,纤维载体能够大幅提升hemin/TiO_2的光催化活性,而且其活性与催化剂中hemin含量相关;该复合光敏催化材料具有较宽的pH适用范围,而且增加可见光强度能够提升其光催化活性。     

FePc/TiO2负载纳米纤维膜制备及光催化性能

使用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,通过对其化学改性引入偕胺肟基团,然后借助配位作用同时负载酞菁铁(FePc)和二氧化钛(TiO₂)制备了光催化剂,在对其形态结构和光吸收特性进行表征的基础上,考察其在有机染料氧化降解中的光催化性能。结果表明,FePc和TiO₂能够有效负载于改性PAN纳米纤维表面,并使其形貌发生明显变化。FePc能够作为光敏剂拓宽TiO₂催化剂的光谱响应范围,使其在可见光区显示出较强吸收,从而能够在可见光辐射下对染料的氧化降解反应显示出较高的光催化活性。此外,当改性PAN纳米纤维增重率为30.4%时,制备的光催化剂显示出最佳活性,而且其催化活性与可见光强度呈正相关性。     

改性PAN纤维负载hemin催化降解染料的研究

使用含有偕胺肟基团的改性聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体材料,通过轴向配位作用负载氯化血红素(hemin)制备了非均相催化剂hemin-PAN,重点对其在有机染料氧化降解反应中的催化性能进行研究。结果表明,hemin-PAN能够通过活化H2O2催化染料的氧化降解反应,其催化活性与纤维中偕胺肟基团数量密切相关,PAN增重率为14.9%时,hemin-PAN有最高的催化活性;增加催化剂hemin负载量或提高反应温度都有利于染料的氧化降解反应,hemin-PAN(增重率为14.9%,hemin负载量为0.026 mmol/g)催化罗丹明B染料氧化降解反应的活化能为63.83 k J/mol。     

负载MIL-53(Fe)的改性聚丙烯腈纤维光催化剂的制备及其性能

针对MIL-53(Fe)粉末作为光催化剂的光响应范围窄、催化效率低和难回收利用等问题,以偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体,通过表面原位合成法制备了负载不规则MIL-53(Fe)的纤维MIL-53(Fe)-PAN。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外光谱仪和紫外-可见漫反射光谱仪对其表面形态、微观结构和光吸收性能进行表征,并对其在染料降解中的光催化性能进行了研究。结果表明:原位合成的MIL-53(Fe)能够均匀分布于改性PAN纤维表面,部分MIL-53(Fe)呈现出一定的结晶性能,且纤维配体的电荷转移(LMCT)效应将其光谱响应范围拓宽至800 nm;由于纤维配体和对苯二甲酸配体的协同作用,使得MIL-53(Fe)-PAN在染料降解中显示出极高的可见光催化活性,远优于MIL-53(Fe)粉末及其直接负载改性PAN纤维催化剂,为高效金属有机框架材料(MOFs)光催化剂的结构调控提供了新的思路。     

铁改性聚丙烯腈纳微米纤维催化剂在偶氮染料降解中的应用

利用静电纺丝法制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维,应用偕胺肟改性PAN纳米纤维（AO-n-PAN）与FeCl3反应得到PAN纳米纤维铁配合物（Fe-AO-n-PAN）,并使用SEM和FTIR对其进行表征。最后将Fe-AO-n-PAN作为非均相光催化剂应用于偶氮染料C.I.活性红195（RR 195）的氧化降解反应中;考察催化剂中铁离子含量（QFe-PAN）,辐射光强度和H2O2初始浓度等因素对其催化活性的影响,并使用紫外可见光谱和总有机碳（TOC）对染料的氧化降解反应进行分析。结果表明：AO-n-PAN中的偕胺肟基团与铁离子发生配位反应,增加AO-n-PAN中的偕胺肟基团数目能制备出高QFe-PAN的Fe-AO-n-PAN。Fe-AO-n-PAN中QFe-PAN的增加和辐射光强度的增大都可以显著提高RR 195的降解速率,当H2O2为3.0 mmol/L时Fe-AO-n-PAN催化活性较高。Fe-AO-n-PAN不仅对染料分子中的偶氮键和芳香环结构具有催化作用,而且还能够使其转化为无机物。     

改性PAN纤维负载hemin催化剂的制备及应用

分别使用盐酸羟胺及其与水合肼的混合物对聚丙烯腈(PAN)纤维进行改性,得到偕胺肟改性PAN纤维(AO-PAN)和含有偕胺肟、氨基腙两种基团的混合改性PAN纤维(M-PAN)。然后分别将其与氯化血红素(hemin)进行反应制备了仿生催化剂hemin-AO-PAN、hemin-M-PAN,并应用于染料的氧化降解反应中,探讨了改性PAN纤维的增重率对hemin负载量及脱色率的影响,分析了纤维形态结构的变化及催化条件对催化剂降解染料的影响。结果表明,引入氨基腙基团会降低AO-PAN负载hemin的能力,但会明显改善其负载hemin后纤维的表面形貌和机械性能;hemin-AO-PAN、hemin-M-PAN都能够通过活化H2O2氧化降解罗丹明B染料,且相似条件下hemin-M-PAN比hemin-AO-PAN具有更高的催化活性,而且还具有较强的活化H2O2的能力以及较宽的p H适用范围。     

改性聚丙烯腈纤维负载MoSx/TiO2光催化材料制备及其降解染料性能

为提升MoS_x/TiO₂异质结的光催化性能,使用偕胺肟改性的聚丙烯腈(PAN)纤维作为载体,先通过静电结合及原位转化负载MoS_x,再通过配位作用结合TiO₂合成了复合光催化剂。分析了该催化剂的表面形貌、化学结构和光吸收性能,并考察了其在可见光下对印染废水的处理效果。结果表明:MoS_x和TiO₂可均匀分布于PAN纤维表面,且MoS_x的引入大幅提升了催化剂的光吸收性能,并能够在波长大于500 nm的可见光下快速氧化降解染料废水,其反应速率常数达到单独负载TiO₂纤维催化剂的4.7倍;该催化剂具有优异的重复使用性能,其高活性主要来源于MoS_x对污染物的强吸附能力及其在可见光下对TiO₂的敏化作用。     

Ag_3PO_4/TiO_2负载功能织物的制备及其光催化性能

采用原位沉积法制备Ag_3PO_4/TiO_2复合光催化剂,并经浸轧工艺整理1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA)处理的棉织物,制备可见光光催化功能棉织物。采用X-射线衍射仪(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)以及扫描电镜(SEM)表征复合光催化剂的晶型、光学性能以及整理织物的表面形貌,并研究了光催化功能织物催化降解模拟染料罗丹明B和甲醛的性能。结果表明,BTCA处理棉织物可以明显提高复合光催化剂在棉织物表面的负载量,所制得的可见光光催化功能棉织物对罗丹明B的降解率可达100%,对甲醛的降解率可达70%,具有良好的可见光光催化降解性能。     

偕胺肟纤维负载氧化铁制备及过氧化氢催化分解

通过配位沉淀法制备偕胺肟纤维负载氧化铁的复合物,用于过氧化氢催化分解。研究了制备工艺条件(铁源浓度、水浴反应时间、水浴反应温度、烘干温度等)对偕胺肟纤维负载氧化铁的过氧化氢催化分解性能影响。采用扫面电镜(SEM)、能谱分析(EDS)研究了催化剂结构,考察了催化剂的重复使用和再生性能。结果表明:在铁源浓度0.20 mol/L、水浴温度80℃、水浴加热时间2 h、烘干温度140℃的条件下,制备的偕胺肟纤维负载氧化铁催化剂表现出较好的过氧化氢催化分解性能和重复使用与再生性能。     

TiO_2/BiOI负载PVDF纳米纤维膜制备及光催化

使用静电纺丝和溶剂热两步法制备负载二氧化钛（TiO_2）与碘氧化铋（BiOI）异质结的聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维膜,考察其形貌结构、晶相结构和光吸收特性,然后将其作为光催化剂应用于有机染料的氧化降解过程中。结果表明,PVDF纳米纤维表面能够均匀附着TiO_2,进而生长出由直径为600～800nm、厚度为20～30 nm的片状BiOI组成的多尺度球形结构。BiOI作为主要捕光组分,能够将纳米纤维膜的吸收带边红移至600 nm,使其在可见光辐射下能够有效催化染料的降解反应,90 min后罗丹明B脱色率达到94.9%,而且超氧自由基（·O_2~-）和空穴（h~+）为该体系的主要活性物种。此外,该纳米纤维膜作为光催化剂具有良好的重复利用性能。     

偕胺肟化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备与油水乳液分离性能

为探究膜材料对纤维膜亲水性的影响机制，首先以聚丙烯腈(PAN)为原料制备偕胺肟(PAO),之后通过静电纺丝法制备PAO纳米纤维膜，并对其表面形貌、纤维直径、平均孔径、表面粗糙度、表面润湿性、力学性能、纤维膜官能团组成和油水乳液分离性能进行测试与分析。结果表明：静电纺丝技术可成功制备PAO纳米纤维膜，该纤维膜表面亲水性、油水乳液分离性能与未经偕胺肟化处理的PAN纤维膜相比有明显提升，当静电纺丝PAO质量分数为10%时，制备的PAO纳米纤维膜表现出优异的表面润湿性能和油水乳液分离性能，其初始水接触角为15.6°,水下油接触角为157°,对硅油乳液的分离通量为1 362.9 L/(m²·h),截留率为99.1%。     

Cu~(2+)对Fe(bpy)_3~(2+)负载改性PAN纤维光催化的影响

制备了Fe(bpy)32+负载偕胺肟改性聚丙烯腈(PAN)纤维非均相Fenton催化剂,并通过配位作用将Cu2+引入该催化剂,制备了双金属负载改性PAN纤维催化剂(Cu Fe B-PAN)。并对该催化剂进行FTIR光谱、UV-Vis DRS谱图、光催化活性分析,探讨并分析了不同因素对光催化活性的影响。结果表明,Cu2+的引入拓宽了催化剂的可见光吸收范围;Cu2+的引入明显提高了催化剂的光催化活性,而且拓宽了p H适用范围;Cu2+的引入提高了催化剂对可见光的利用效率。     

偕胺肟化SiO2/聚丙烯腈复合纤维膜的制备及其性能

为构筑具有特殊表/界面性能的膜材料,利用静电纺丝技术制备SiO₂/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜,然后经盐酸羟胺偕胺肟化处理赋予其超亲水及水下超疏油性能。借助场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶变换光谱仪及接触角测试仪等分析了纤维膜的微观形貌、结构和表/界面性质。结果表明:偕胺肟化改性后纤维膜表面有絮状物包覆,盐酸羟胺改性液最佳质量浓度为35~40 g/L,最佳改性温度为60 ℃,偕胺肟化SiO₂/PAN纤维的平均直径为275 nm;改性后纤维膜表面Si和O元素质量分数为2.13%和6.60%,SiO₂锚固在PAN纤维膜表面,且SiO₂/PAN偕胺肟化成功;相比PAN纤维膜,SiO₂/PAN纤维膜在60 ℃偕胺肟化后水润湿时间由5.4 s缩短到0.5 s,且水下油接触角达到(165.2±1)°;偕胺肟化纤维膜断裂强度达4.1 MPa,可满足油水分离的基本要求。     

形貌控制及离子掺杂对氧化锌光催化性能影响

利用水热法制备出不同形貌的ZnO,探究形貌对ZnO光催化降解性能的影响。利用金(Au)、氧化石墨烯(GO)对ZnO进行改性,通过紫外-可见漫反射光谱和甲基橙降解率考察样品降解活性和稳定性能。结果表明:棒状ZnO在紫外区域具有较高的光催化降解活性;Au/ZnO、GO/ZnO和GO-Au/ZnO在可见光下催化降解活性均优于ZnO,其中GO-Au/ZnO光催化降解活性最好,在可见光下甲基橙降解率可达到95.94%;经过改性的ZnO不仅具有优良的催化降解活性,还具有良好的稳定性能。     

改性PAN纤维铁配合物暗态催化偶氮染料降解反应

利用偕胺肟改性聚丙烯腈（PAN）纤维和三氯化铁的配位反应制备改性PAN纤维铁配合物（Fe-AO-PAN）,然后将其作为非均相Fenton反应催化剂应用于不同结构偶氮染料的降解反应中,重点考察Fe-AO-PAN的添加量（M）和铁离子含量（CFe-PAN）与暗态时染料的脱色率（D）和初始反应速率常数（k）之间的关系。此外还研究了暗态时偶氮染料的降解反应过程以及无机盐的影响。结果表明：Fe-AO-PAN暗态时能够催化偶氮染料的降解,并且使活性染料的k值明显高于酸性染料;暗态时Fe-AO-PAN的M和CFe-PAN与染料降解反应50min时的D和k值之间存在着线性关系,可通过定量增加Fe-AO-PAN的M和CFe-PAN来促进暗态时染料的降解反应,达到其在辐射光时的降解效果。     

TiO2纳米纤维的制备及其光催化降解染料性能

为了提高TiO₂光催化性能，采用电纺丝技术和煅烧工艺，以钛酸四丁酯(TBT)为钛源、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为高聚物模板，制备PVP/TBT复合纳米纤维膜，再经煅烧得到连续TiO₂纳米纤维。通过SEM、XRD、TG测试对材料的形貌、结构进行表征，并在紫外光的照射下，以亚甲基蓝为目标降解物，使用TiO₂纳米纤维为光催化剂进行降解实验。结果表明：在450℃下煅烧得到的TiO₂纳米纤维具有良好的光催化活性。在染料质量浓度为20 mg/L,染料与TiO₂纳米纤维质量比为1∶75的条件下，20 min时的降解率为93.31%,80 min的降解率为99.83%,效果显著。     

东华大学科研成果展示

正项目名称:高效广谱纳米纤维吸附材料项目简介:纤维形态的偕胺肟材料具有比表面积大、吸附容量高、吸附速度快、选择性好、易洗脱、再,生性能好等优点作为一种高性能吸附材料,在工业废水处理以及金属离子富集、回收等方面有着广阔的应用前景,并被认为是吸附和分离材料的主要发展方向。以PAN纳米纤维材料为基础原料,通过在纳米纤维中引入偕胺肟功能基团,成功开发了可同时吸附多种重金属离子的高性能偕胺肟化纳米纤维吸附材料。本研究中偕胺肟基转化比例可达50%以上,高于其     

Ag掺杂BiVO4光催化剂的制备及其性能

以硫化钠为模板剂,利用回流合成法制备Ag掺杂型光催化剂Ag/BiVO4;采用SEM、XRD、XPS、UVVis DRS对产物结构进行表征;以C.I.活性蓝19(RB-19)为降解物,研究其光催化性能和降解机理。结果表明:Ag/BiVO4较相同方法制备的BiVO4的光催化性能有较大的提升,在可见光条件下照射1 h,对25 mg/L的C.I.活性蓝RB-19的降解率即可达到86%。     

纳米TiO_2负载废棉织物对染料的太阳光催化降解

为促进废旧棉织物的综合回收利用,使用自制的纳米TiO_2水溶胶并通过工业化的轧-烘-焙工艺对废旧棉织物进行整理,形成纳米TiO_2负载光催化材料,重点考察其在太阳光照射条件下对水中有机染料的光催化降解性能。结果表明,纳米TiO_2水溶胶粒子负载到棉纤维后,仍以锐钛矿型为主,在太阳光辐照下纳米TiO_2负载棉织物能够有效催化水中染料发生降解反应,并导致染料分子的共轭体系和芳香环结构分解,增加纤维表面纳米TiO_2负载量和太阳光强度能够显著提高TiO_2的催化活性,废旧染色棉纤维表面的染料几乎不影响其作为纳米TiO_2水溶胶载体的实际应用。此外,纳米TiO_2负载棉织物对实际印染废水同样具有显著的光催化降解效果。     

锌酞菁接枝纤维素纳米纤维膜的制备及其染料降解性能

针对现有染料光催化降解技术中存在的难回收、循环性差、需紫外光照射等问题，本文制备了一种有机光敏剂接枝纳米纤维膜材料用于染料的高效可见光催化降解。首先利用静电纺丝技术制备纳米乙酸纤维素膜，然后在碱液中水解制备再生纤维素膜(HCA),接着将合成的四羧基锌酞菁光敏剂(CZnPc)通过酯化反应共价接枝到HCA,得到CZnPc功能化纤维素纳米纤维膜(CZnPc-HCA)。采用红外光谱、核磁共振氢谱、质谱与扫描电子显微镜等表征结构和表观形貌，并研究了CZnPc-HCA的光敏活性。结果表明：CZnPc-HCA具有优异的单线态氧产生性能；经氙灯照射90 min,亚甲基蓝初始质量浓度为4 mg/L时，CZnPc-HCA膜(3 cm×3 cm)对其降解率达到75%以上。