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光催化复合纤维膜的制备及催化性能

1.85万字 44页 原创作品，通过查重系统


毕业设计说明书中文摘要
二氧化钛（TiO2）是一种光催化性能很高的材料，能够利用光能将有机污染物降解，但是在实际应用中，其对太阳光利用率低、分离回收困难等因素，也限制了TiO2的应用领域。为了提高TiO2的综合光催化性能，本课题利用共轭静电纺丝技术制备了TiO2/C复合材料，大大降低了分离回收的难度，同时提高了光催化催化效率。
本课题第一部分探究TiO2聚合物纤维的静电纺丝最佳条件和烧结工艺：以钛酸异丙酯（Ti(OiPr)4）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚丙烯腈（PAN）为主要原料，采用单针头静电纺丝技术（改变电纺条件）并辅以不同的热处理过程，分别制备出不同尺寸的TiO2纤维，使用显微镜观察电纺纤维形貌分别确定适应的电纺条件。TiO2纤维最佳静电纺丝条件：钛酸异丙酯（K90）浓度C=12 wt%，纺丝电场强度=1.0×105 VR26;m-1，纺丝速率=0.8 mLR26;h-1。探究热处理适宜条件：通过XRD、TG、FTIR等分析方法研究TiO2的晶型转变和纺丝纤维组分变化，焙烧温度从500℃到900℃的过程中，TiO2由锐钛矿型向金红石型转变。
本课题第二部分探究TiO2/C二元并列纤维膜的在一系列热处理过程中形貌和组分结构的变化以及光催化性能和力学强度。采用共轭电纺技术制备TiO2/C二元并列纤维膜，SEM和TEM照片有力地证明该制备方法可以有效地制备TiO2/C二元并列纤维膜，纤维并列成功率最高，原丝直径分布在400—500纳米，且纺丝连续。罗丹明（RhB）和硝基苯(NB)光催化降解实验表明，TiO2/C二元并列纤维膜可以有效降解水溶性和油溶性污染物。接触角实验表明，TiO2/C二元并列纤维膜具有良好双亲性。XRD测试结果表明，700℃时TiO2以混合晶型存在于纺丝纤维中对RhB降解效果最佳，纺丝类型对RhB降解影响不大；500℃时锐钛矿型的TiO2/C并列纤维在降解NB时具有较好的催化性能。微流动场光催化试验证明，TiO2/C并列纤维具有良好的力学性能。


关键词 TiO2 光催化 纳米复合纤维 PAN碳纤维 共轭纺丝 二元并列纤维