论文部分内容阅读
随着经济社会的不断发展,环境问题日益突出,尤其是水体的污染尤甚,半导体材料在一定波长的能量的辐照下能激发出具有氧化能力的空穴和具有还原能力的电子,把太阳能作为能量来源,使用半导体材料来净化水体污染物是近几十年研究最热门的方向。Ti02作为稳定,易得,无毒等成为研究得最多的一种半导体材料,但是由于其自身具有过大的禁带宽度,较低的量子效率,使得广泛的改善性的研究不断出现。本论文基于纳米复合材料的基本思路展开工作,我们使用自组装的高压静电纺丝设备制备了由导电高分子聚吡咯,TiO2, BiFeO3组份复合纳米光催化剂,以及首次利用SPS等离子体放电烧结技术处理P25,形成了C掺杂的金红石性TiO2,并扩展至可见光响应段。本论文主要有四部分工作：(1)采用自制的静电纺丝设备,通过结合原位氧化聚合法成功制备了PPy/Ag/TiO2的三元复合纳米纤维,并对这种新颖的结构做了完整的分析,同时对其光电性质和光催化效果做了系统的研究。我们发现通过复合导电高分子聚吡咯PPy扩展了Ti02响应范围至可见光,增强了其可见光光催化效果,并提出该三元复合体系的光生电子-空穴的传输机理。(2)通过使用静电纺丝结合共沉淀法制备的BiFeO3纳米颗粒进行一步混纺,制得以Ti02为基体,BiFeO3纳米颗粒镶嵌在其中的复合纳米纤维,通过实验证实复合BiFeOs纳米颗粒复合纳米纤维内部形成了大量的有TiO2与BiFeO3形成的异质结,并通过实验证实比例适当的复合纳米纤维明显的扩展了TiO2的光响应范围,结合BiFeO3和Ti02自身的能带位置提出了能带弯曲对光生载流子的不同作用。(3)通过结合静电纺丝,以及前面的工作,首次利用最简单的前驱体使用静电纺丝制备BiFeO3纳米纤维后,采用原位聚合的方法制备了不同比例的复合核壳结构的纳米纤维,并系统的分析了其结构,形貌特征,并通纳米颗粒的PPy/BiFeO3对比,证实纳米纤维状的复合光催化剂有更高量子效率,更好的可见光光催化性能。(4)首次采用等离子体烧结方法对P25光催化剂进行超短时间的热处理,实现了将P25的光电响应范围扩展至可见光,成功实现了P25在可见光下有效降解有机物,通过测试分析发现经过热处理后的P25转变成为C间隙位掺杂的金红石型Ti02,明显的降低了电子-空穴的复合率,氧空位的增加也提升了载流子浓度。