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静电纺丝制备银修饰二氧化钛纳米纤维应用于光降解亚甲基蓝

2021-10-12张爱文种延竹高官俊

无机盐工业 2021年10期

张爱文,种延竹,高官俊

(1.鄂尔多斯职业学院,内蒙古鄂尔多斯017000;2.内蒙古大学)

二氧化钛(TiO2)具有无毒、化学稳定性高、成本低等优点,是目前研究和使用最为广泛的光催化剂材料之一[1]。由于TiO2能隙为3.2 eV,只有在高能量的紫外光(UV)照射下才会激发出电子-空穴对,在UV照射下对废水中染料具有一定的降解效果,而采用太阳能泛光波照射时则效果很差[2-3]。近年来,许多研究尝试通过掺杂非金属、过渡金属或贵金属等方式来提升TiO2的光降解效能[4-6],特别是掺杂贵金属Ag可有效降低TiO2的能阶而扩大其波长吸收范围,进而能提升其在泛光波范围的光降解效率[7-8]。静电纺丝是一种多功能、高效率、低成本、操作简单的可控形态纳米结构制备技术,在纳米纤维制备领域应用最为广泛[9]。本研究将采用静电纺丝制备Ag修饰TiO2纳米纤维,并探讨其在UV与泛光波照射下对MB废水溶液的光降解效果。

1 实验

1.1 实验原料

聚乙烯吡咯烷酮(PVP);无水酒精(C2H6O)、钛酸 四 正 丙 酯(C12H28O4Ti)、硝 酸 银(AgNO3)、醋 酸(C2H4O2),均为AR;亚甲基蓝(MB),生物学染色试剂;去离子水。

1.2 样品制备

首先,将适量PVP置于7 mL无水酒精中并持续搅拌至完全溶解,依序加入2 mL醋酸与1 mL钛酸四正丙酯进行反应,待溶液呈黄色澄清状即完成前驱液配制。其次,吸取适量前驱液后置于静电纺丝机台中,工作条件为湿度<30%、室温25℃、流速为0.02 mL/min、电压为10 kV、收集距离为10 cm,收集完成后以500℃退火3 h即可获得TiO2纳米纤维。最后,称取0.01 g的TiO2纳米纤维与浓度为10-4mol/L的AgNO3溶液混合,超声振荡10 min后置于5℃暗室中反应5 h,紫外光照射1 h后离心取出多余溶液,接着以去离子水清洗掉残余溶液,再在60℃烘箱中干燥24 h即制备出Ag修饰TiO2纳米纤维。……

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