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同轴电纺法TiO2/g-C3N4的制备及光催化性能研究

2021-11-03黄肖桢李云锋杨金鑫赵浩博

化学工业与工程 2021年5期
关键词:复合材料

黄肖桢,常 薇,刘 斌,李云锋,杨金鑫,高 兵,赵浩博

(西安工程大学环境与化学工程学院,西安 710048)

由于在废水净化和太阳能利用等方面具有潜在的实际应用价值,太阳能光催化高效光催化剂得到了广泛的研究[1-3]。TiO2具有化学稳定性,高光催化活性,无毒且成本低等优点,被认为是最有前途的光催化剂之一[4-5]。但由于其3.0~3.2 eV的宽带隙,TiO2只对紫外光有响应,对可见光的响应较弱[6-7]。

石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种无金属光催化剂,因其原料丰富、可见光响应、制备简便和制造成本低等优点而受到广泛关注[8-13]。具有π-共轭体系的独特层状结构有助于电荷载流子的迁移,约2.7 eV的窄带隙使其在460 nm处具有出色的可见光吸收性能[14-15]。但是,纯g-C3N4的光催化活性也因其量子产率差和光生电子-空穴对的高重组率而受到限制[16-19]。而TiO2/g-C3N4复合材料不仅拓宽了光响应范围,而且抑制了光生电子-空穴对的复合,光催化效率也得到了显著提高[20-21]。

静电纺丝技术制备的一维结构有助于电子的快速迁移,这可以削弱空穴和电子的复合,从而可以提高光催化性能[22-24]。同轴静电纺丝技术是在静电纺丝的基础上发展而来的,作为一种简单可行的制备“核壳”结构纳米纤维的方法,近年来备受关注。本研究采用同轴电纺法成功制备了一系列不同g-C3N4添加量的TiO2/g-C3N4复合材料,并系统研究了制备样品的结构、组成、形貌、光催化性能和稳定性。此外,为了了解光催化机理,还研究了活性物种对TiO2/g-C3N4复合材料光催化降解亚甲基蓝的影响。……

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