刘翰霖 顾海宏 李国庆 李妮

摘 要：为开发一种新型光催化材料，采用静电纺丝、化学镀银和水热反应制备了聚丙烯腈/银/氧化锌（PAN/Ag/ZnO）纳米纤维微孔膜。使用扫描电镜、透射电镜和X射线光电子能谱分析等手段对PAN/Ag/ZnO微孔膜的形貌和结构进行了表征，并系统研究了PAN/Ag/ZnO膜在可见光照射下对罗丹明B溶液的光催化降解性能。测试结果显示，经过6 h可见光照射，仅含2 mg ZnO纳米棒的PAN/Ag/ZnO膜对RhB溶液的降解效率达到98%，且与未镀银的样品相比，镀银样品的光催化效率大大提高。

關键词：聚丙烯腈;纳米纤维;银;氧化锌;光催化

Abstract：In order to develop a new type of photocatalytic material， a novel polyacrylonitrile/silver/zinc oxide （PAN/Ag/ZnO） nanofibrous microporous membrane was prepared by electrospinning， chemical silvering and hydrothermal reaction. The morphology and structure of PAN/Ag/ZnO membranes were characterized by scanning electron microscopy， transmission electron microscopy， and X-ray photoelectron spectroscopy. The photocatalytic degradation performance of PAN/Ag/ZnO membrane in Rhodamine B solution under visible light irradiation was systematically investigated. The test results showed that after 6 hours of visible light irradiation， the degradation efficiency of PAN/Ag/ZnO membrane containing only 2 mg ZnO nanorods for the RhB solution was 98%. The photocatalytic efficiency of the silver-plated sample was greatly improved compared to the unsilvered sample.

Key words：Polyacrylonitrile; nanofiber; Ag; ZnO; photocatalysis

纺织工业使用的各种染料中有65%～75%是偶氮化合物，据估计每年约有12%的染料在制造和加工过程中未经处理而直接排放到生态系统中，造成严重污染[1]。研究人员针对染料污染问题提出和开发了多种方案[2-4]，其中半导体基光催化降解因为能耗低、反应条件温和、效果显著受到众多青睐[5-6]。ZnO是一种新型宽带隙II-VI化合物半导体材料，具有高效、无毒等优异性能，众多研究表明，ZnO在某些方面具有比TiO2更出色的光催化活性[7-9]，它可以将难以在水中降解的有机污染物氧化成无毒的无机物质。目前，纳米颗粒状ZnO光催化材料仍具有颗粒分散性差、易造成二次污染等缺点。因此，开发高分散性和高光催化活性的ZnO材料及其回收利用已成为当前研究的热点[10-12]。

静电纺丝得到的纳米纤维直径细，比表面积大，具有优异的吸附性。本研究首先采用静电纺丝的方法制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜，然后在PAN纳米纤维膜表面镀银，最后采用水热法在镀有银的PAN纳米纤维膜表面生长氧化锌（ZnO）纳米棒，从而得到聚丙烯腈/银/氧化锌（PAN/Ag/ZnO）纳米纤维微孔膜。……