棉纖維基納米復合材料的制備及光催化性能研究.pdf

1、納米材料由于其結構的特殊性往往表現出一般材料所不具備的一些殊特性質，可以應用到各種領域。目前制備納米材料的方法豐富多樣，其中靜電紡絲是一種簡便有效的制備一維納米材料的方法?，F有可紡的合成聚合物已多達一百多種，但多數合成高分子材料難自然降解，對環境污染嚴重。而天然棉纖維素作為一種來源豐富、廉價易得、可再生、可自然生物降解的天然高分子材料，也可通過靜電紡絲技術制備成棉納米纖維。通過化學或物理的方法可在棉納米纖維表面負載上無機納米材料，從而得

2、到優于單一材料性能的復合納米材料。本論文的主要工作及取得的成果如下：
　　1、棉纖維/ZnO/CdS納米復合材料的制備及其光催化性能研究
　　首先，通過靜電紡絲技術制備直徑在100~200nm之間、具有大的比表面積、表面存在豐富的羥基、易于改性的納米棉纖維。然后，結合水熱法在棉納米纖維表面負載上ZnO納米棒。由于ZnO的禁帶寬度較寬，只在紫外光區域具有光響應性，為了拓展其光響應區間至可見光范圍，利用共沉淀法在其表面沉積上Cd

3、S納米顆粒，得到棉纖維/ZnO/CdS納米復合材料。利用SEM、TEM、XRD及UV等測試手段表征分析復合材料的微觀形貌、結構及性能，并進行了光催化實驗。結果表明：棉纖維/ZnO/CdS納米復合材料在可見光下180min對羅丹明B的降解率可超過70％。
　　2、棉纖維/In2S3納米復合材料的制備及其生長機理研究
　　以棉納米纖維為基底材料，利用水熱法在其表面成功負載了厚度在10~15nm之間的超薄卷曲In2S3納米片。In

4、2S3超薄卷曲納米片相互連接形成多孔結構，有效地增加了棉纖維/In2S3納米復合材料的比表面積。XRD、TEM及XPS表征分析確定該納米復合材料結構為四方晶系。此外，為了探究In2S3超薄卷曲納米片的形成過程，分別研究了在反應過程中還原性谷胱甘肽(GSH)、尿素的加入量和反應時間對In2S3產物形貌及形成過程的影響。通過借助SEM觀察各條件下樣品微觀形貌的變化，對棉纖維/In2S3納米復合材料的可能形成過程進行合理推斷。結果表明當GSH

5、和尿素的濃度為12.5mM，In(NO3)3?xH2O的濃度為6.25 mM，180℃下反應10h可以得到形貌良好、結構均勻的CCNFs/In2S3納米復合材料。
　　3、棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復合材料的制備及其光催化性能研究
　　采用紫外還原法在棉纖維/In2S3表面負載Ag納米顆粒，然后再利用循環離子吸附法負載上一定量的CdS納米粒子，最后制備出棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復合材料。該材料進一步優化

6、了棉纖維/In2S3納米復合材料在可見光催化方面的催化效率。Ag和CdS納米粒子穩定分散負載于In2S3納米片上，有效地提高了其對可見光的吸收能力。以羅丹明B為污染指示劑對棉纖維/In2S3、棉纖維/In2S3/Ag和棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復合材料在可見光激發下的光催化性能及其循環穩定性進行了測試研究。結果表明，棉纖維/In2S3/Ag-CdS納米復合材料在可見光下，40min對羅丹明B的降解率可達95%，并且具有穩定的循