论文摘要
在众多半导体光催化剂中，纳米TiO2以其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等特点而被广泛研究。二氧化钛粉末光催化剂，由于具有较高的比表面积，因而在废水处理和水净化过程中对污染物的降解显示出很高的光催化效率。然而，由于粉末光催化剂的颗粒粒径较小，使光催化剂在反应体系中易于团聚和在光催化反应后难于从反应混合物中分离出来。相比于只有几十纳米的粉末光催化剂，一维TiO2光催化剂可以在光催化反应完成后很容易地从液相反应体系中分离出来并重复利用，是一种理想的新型光催化剂，有望在工业废水处理方面得到广泛的应用。本文中，我们成功地制备了TiO2（B）光催化纳米纤维，对其进行了表征和光催化性能研究，主要内容如下：将TiO2粉末（P25）和15 M NaOH溶液混合并在170℃水热处理72小时后可获得钛酸盐纳米纤维，洗涤后在300～500℃热处理后可制得TiO2（B）纳米纤维。所制备的纤维样品分别用XRD，SEM，TEM，UV-vis和氮气吸附-脱附等温线进行表征。随着热处理温度的增加，样品的孔体积和比表面积不断减小。特别是在纤维从TiO2（B）转变为锐钛矿的过程中，孔体积和比表面积明显降低。TiO2（B）纳米纤维的禁带宽度为2.96 eV，接近本实验中锐钛矿相的禁带宽度，有很好的光催化潜力。TiO2（B）纳米纤维对罗丹明B在溶液中的降解表现出明显的光催化活性，经5h的紫外光照后，罗丹明B几乎能被完全降解，特别是经400℃和500℃热处理后的纤维样品表现出高于锐钛矿相TiO2的光催化活性，这是由于其晶粒尺寸更小，孔体积和比表面积更大引起的。TiO2（B）纳米纤维的制备为发展新型光催化剂提供了新的思路。采用四种不同原料在15 M NaOH溶液中水热反应后得到钛酸盐纳米纤维，以此纳米纤维为前驱体通过控制热处理温度（300～500℃）都可以制备TiO2（B）纳米纤维。实验结果表明：原料中TiO2的晶体结构对TiO2（B）纳米纤维的形貌、比表面积和孔体积没有明显的影响。