氧化镍二氧化钛电纺纤维的制备及其光催化性能的研究
摘 要本文采用溶胶—凝胶法制备出具有一定粘度的前驱溶液，使用静电纺丝技术制备前驱体纤维。通过高温煅烧，发生各种无机化学反应，从而得到一种复合纳米纤维。采用扫描电镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FTIR）和X射线粉末衍射（XRD）对纤维的形貌及结构进行表征，结果表明制备出的是NiO／Ti02复合纳米纤维。本实验通过对亚甲基蓝的降解，研究NiO／Ti02复合纳米纤维的光催化活性。实验结果显示，NiO／Ti02复合纳米纤维光催化效率明显强于纯的NiO或Ti02纳米催化剂。当NiO与Ti02的摩尔比例为5%时，且在煅烧温度为600°C的条件下所得的NiO／Ti02复合纳米纤维对亚甲基蓝溶液光催化降解效果最好，在光照2个小时后，降解率最高达到87.44%。
目录
1．前言 1
1.1纳米材料的研究现状 1
1.2纳米材料在环境污染治理中的应用 1
1.2.1纳米材料在水污染治理中的应用 1
1.2.2纳米材料在大气污染治理中的应用 2
1.2.3纳米材料在固体废物处理上的应用 2
1.3光催化 3
1.3.1 光催化剂的介绍 3
1.3.2 光催化降解的特点及展望 3
1.4 静电纺丝技术 4
1.4.1静电纺丝技术简介 4
1.4.2静电纺丝体系及参数的选择 5
1.4.3静电纺丝技术的应用 5
2．实验部分 6
2.1仪器与试剂 6
2.2实验方法 6
2.2.1 NiO /Ti02 纳米纤维的制备 7
2.2.2表征方法 7
2.2.3光催化测试方法 7
3．结果与讨论 8
3.1复合纳米材料的表征 8
3.1.1 SEM图及分析 9
3.1.2 XRD图及分析 10
3.1.3 FTIR图及分析 10
3.2 制作亚甲基蓝的标准曲线 11
3.3 纯NiO和Ti02与NiO／Ti02效果对比降解 12
3.4 NiO与TiO2不同摩尔比的情况下光催化降解性能的变化 13<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
br /> 3.5锻烧温度对NiO／Ti02纳米纤维的光催化降解性能的影响 14
3.6催化剂加入量对降解率的影响 15
4．结论 15
参考文献 16
致 谢 17
1.前言
随着经济的飞速发展，各国的环境污染却越来越严重，尤其是水资源的污染。经过长时间的努力，我们已经有了许多处理污水的方法，例如萃取法、吸附法、物化处理法、生物处理法及化学处理方法等[1]。这些方法对处理污水起了重大作用。但是这些技术或多或少存在一些缺点，或效率低，不能完全净化污染物，容易造成二次污染；或适用范围窄，仅用于特定的某种污染物；或成本高，不能进行大范围应用等其他方面的缺陷，所以我们有必要研究和发展更加有效的治理水污染的新技术和新方法。
1.1 纳米材料研究现状
20世纪90年代，人们在不断探索中发现了的纳米物质（Nanostructured?materials），纳米物质也因此成为人们所关注研究的对象。纳米材料以其独特的性能引起科学研究者们的高度重视，一跃成为科学探索者们探索的热门物质。纳米材料，狭义指的是固体材料是由纳米颗粒组成，其粒径最多不大于100 nm，一般不超过10 nm。广义上指的是材料微观结构至少有一维方向受纳米标准限制的材料。根据其维数可以分为三大类：（1）零维纳米材料:指的是三维尺寸都是纳米量级纳米粒子和人造原子；（2）一维纳米材料:指的是三维尺寸中有两维是纳米量级的物质；（3）二维纳米材料:指的是三维尺寸中有一维是纳米量级的物质。依据成相数又可以将纳米材料分为两大类：（1）纳米相材料:指的是由单一相纳米颗粒组成的材料；（2）纳米复合材料:指的是由两相及两相以上组成的，组分中有一相是纳米级材料。物质的波性与原子间的作用力的强弱取决于纳米颗粒尺度的大小。
1.2纳米材料在环境治理中的应用
1.2.1纳米材料在水污染治理中的应用
传统的物理吸附法、生物处理法、化学处理法、吸附法、萃取法均有不足之处，不能达到理想的降解效果[2]。目前使用纳米材料光催化氧化法处理废液，是一项发展前景良好的新技术。纳米材料在水污染治理中，主要分为两个方面：首先，对有机废水的处理。目前国内常用的污水处理方法存在很多的问题，比如不能完全处理污水，会导致二次污染等。纳米光催化技术的应用，则能有效避免这些问题的发生。对于目前所有的光催化剂，TiO2是最受欢迎的[15]，因为它有活性高，稳定性高，安全和成本低的优点。其次，对于无机污染废水的处理，其宗旨是除去水中对人体有害的无机阴离子，重金属及贵金属等物质[3]。通过纳米材料的光催化作用，将那些有害物质氧化成为对人体无害的化合物，以此来确保人们的身体健康及日常生产活动的顺利进行。
1.2.2纳米材料在大气污染治理中的应用
1 .空气净化中的应用
纳米材料应用于空气的净化，首先，作为脱硫催化剂。脱硫催化剂的主要作用是用来降低空气中硫的含量，使空气中硫的含量达到我国相关部门要求的标准。在工业生产中，一些生产原料在燃烧时会产生大量的SO2气体，这种气体不但对人体有害而且会破坏生态平衡。但是，如果在生产原材料燃烧时，添加纳米燃烧催化剂，可以使原料得到充分的燃烧，不但节约了资源，又可以将硫由原来的气体转化为固体的固化物[14]，进而避免了有害气体的产生。其次，用于汽车尾气净化。汽车尾气直接排放到空气中，对环境的危害十分严重。在当前纳米材料制成的气敏传感器中，主要以ZnO，SnO，W03 等材料制成，且在使用的过程中，能够对空气中的有害气体进行监控。
2.噪声控制及防止电磁辐射
经过相关数据统计，在人们的日常生活中，汽车、飞机以及其他机器等工作时产生的噪声，对人们的人体造成了严重的千扰与危害。如果想要解决这一问题，就要从噪音生产根本原因上入手，即生产机器的生产。通过对生产机器的进一步完善，在原来的基础上降低机械作用力，将噪音的分贝降至最低。不单单从生产机器上入手，也可以将纳米技术开发的润滑剂运用到机器工作中，这种润滑剂不但可以起到润滑机器的作用，同样可以进一步降低机器设备运行时产生的噪声，还可以让机器的使用寿命得到润滑，降低机器使用维护的成本。
1.1.3纳米材料在处理固体废物处理上的应用
在日常生活中，人们总会产生一些的固体废物，这些固体废物在污染环境的同时，也直接威胁着人们的身体健康。在以往通常采用填埋的固体废物的处理方式，这种模式存在着巨大的隐患。在纳米技术处理过程中，要包括以下两个方面：首先，针对一些橡胶制品、塑料制品等固体废弃物，通过纳米技术可以去除其产生的异味，使其成为再生原料，用于下一轮的生产制造[13]。其次，面对日常生活中产生大量的垃圾，通过纳米材料（如TiO2 ）催化技术，大大的提高了降解垃圾的效率，在节省处理时间的同时，同样节省了大量垃圾所占的空间。在使用纳米TiO2催化技术的过程中，通过观察可以发现其分解的速度是普通大颗粒TiO2的10倍以上，很大程度上减轻了城市垃圾给城市环境带来的压力[4]。
目录
1．前言 1
1.1纳米材料的研究现状 1
1.2纳米材料在环境污染治理中的应用 1
1.2.1纳米材料在水污染治理中的应用 1
1.2.2纳米材料在大气污染治理中的应用 2
1.2.3纳米材料在固体废物处理上的应用 2
1.3光催化 3
1.3.1 光催化剂的介绍 3
1.3.2 光催化降解的特点及展望 3
1.4 静电纺丝技术 4
1.4.1静电纺丝技术简介 4
1.4.2静电纺丝体系及参数的选择 5
1.4.3静电纺丝技术的应用 5
2．实验部分 6
2.1仪器与试剂 6
2.2实验方法 6
2.2.1 NiO /Ti02 纳米纤维的制备 7
2.2.2表征方法 7
2.2.3光催化测试方法 7
3．结果与讨论 8
3.1复合纳米材料的表征 8
3.1.1 SEM图及分析 9
3.1.2 XRD图及分析 10
3.1.3 FTIR图及分析 10
3.2 制作亚甲基蓝的标准曲线 11
3.3 纯NiO和Ti02与NiO／Ti02效果对比降解 12
3.4 NiO与TiO2不同摩尔比的情况下光催化降解性能的变化 13<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
br /> 3.5锻烧温度对NiO／Ti02纳米纤维的光催化降解性能的影响 14
3.6催化剂加入量对降解率的影响 15
4．结论 15
参考文献 16
致 谢 17
1.前言
随着经济的飞速发展，各国的环境污染却越来越严重，尤其是水资源的污染。经过长时间的努力，我们已经有了许多处理污水的方法，例如萃取法、吸附法、物化处理法、生物处理法及化学处理方法等[1]。这些方法对处理污水起了重大作用。但是这些技术或多或少存在一些缺点，或效率低，不能完全净化污染物，容易造成二次污染；或适用范围窄，仅用于特定的某种污染物；或成本高，不能进行大范围应用等其他方面的缺陷，所以我们有必要研究和发展更加有效的治理水污染的新技术和新方法。
1.1 纳米材料研究现状
20世纪90年代，人们在不断探索中发现了的纳米物质（Nanostructured?materials），纳米物质也因此成为人们所关注研究的对象。纳米材料以其独特的性能引起科学研究者们的高度重视，一跃成为科学探索者们探索的热门物质。纳米材料，狭义指的是固体材料是由纳米颗粒组成，其粒径最多不大于100 nm，一般不超过10 nm。广义上指的是材料微观结构至少有一维方向受纳米标准限制的材料。根据其维数可以分为三大类：（1）零维纳米材料:指的是三维尺寸都是纳米量级纳米粒子和人造原子；（2）一维纳米材料:指的是三维尺寸中有两维是纳米量级的物质；（3）二维纳米材料:指的是三维尺寸中有一维是纳米量级的物质。依据成相数又可以将纳米材料分为两大类：（1）纳米相材料:指的是由单一相纳米颗粒组成的材料；（2）纳米复合材料:指的是由两相及两相以上组成的，组分中有一相是纳米级材料。物质的波性与原子间的作用力的强弱取决于纳米颗粒尺度的大小。
1.2纳米材料在环境治理中的应用
1.2.1纳米材料在水污染治理中的应用
传统的物理吸附法、生物处理法、化学处理法、吸附法、萃取法均有不足之处，不能达到理想的降解效果[2]。目前使用纳米材料光催化氧化法处理废液，是一项发展前景良好的新技术。纳米材料在水污染治理中，主要分为两个方面：首先，对有机废水的处理。目前国内常用的污水处理方法存在很多的问题，比如不能完全处理污水，会导致二次污染等。纳米光催化技术的应用，则能有效避免这些问题的发生。对于目前所有的光催化剂，TiO2是最受欢迎的[15]，因为它有活性高，稳定性高，安全和成本低的优点。其次，对于无机污染废水的处理，其宗旨是除去水中对人体有害的无机阴离子，重金属及贵金属等物质[3]。通过纳米材料的光催化作用，将那些有害物质氧化成为对人体无害的化合物，以此来确保人们的身体健康及日常生产活动的顺利进行。
1.2.2纳米材料在大气污染治理中的应用
1 .空气净化中的应用
纳米材料应用于空气的净化，首先，作为脱硫催化剂。脱硫催化剂的主要作用是用来降低空气中硫的含量，使空气中硫的含量达到我国相关部门要求的标准。在工业生产中，一些生产原料在燃烧时会产生大量的SO2气体，这种气体不但对人体有害而且会破坏生态平衡。但是，如果在生产原材料燃烧时，添加纳米燃烧催化剂，可以使原料得到充分的燃烧，不但节约了资源，又可以将硫由原来的气体转化为固体的固化物[14]，进而避免了有害气体的产生。其次，用于汽车尾气净化。汽车尾气直接排放到空气中，对环境的危害十分严重。在当前纳米材料制成的气敏传感器中，主要以ZnO，SnO，W03 等材料制成，且在使用的过程中，能够对空气中的有害气体进行监控。
2.噪声控制及防止电磁辐射
经过相关数据统计，在人们的日常生活中，汽车、飞机以及其他机器等工作时产生的噪声，对人们的人体造成了严重的千扰与危害。如果想要解决这一问题，就要从噪音生产根本原因上入手，即生产机器的生产。通过对生产机器的进一步完善，在原来的基础上降低机械作用力，将噪音的分贝降至最低。不单单从生产机器上入手，也可以将纳米技术开发的润滑剂运用到机器工作中，这种润滑剂不但可以起到润滑机器的作用，同样可以进一步降低机器设备运行时产生的噪声，还可以让机器的使用寿命得到润滑，降低机器使用维护的成本。
1.1.3纳米材料在处理固体废物处理上的应用
在日常生活中，人们总会产生一些的固体废物，这些固体废物在污染环境的同时，也直接威胁着人们的身体健康。在以往通常采用填埋的固体废物的处理方式，这种模式存在着巨大的隐患。在纳米技术处理过程中，要包括以下两个方面：首先，针对一些橡胶制品、塑料制品等固体废弃物，通过纳米技术可以去除其产生的异味，使其成为再生原料，用于下一轮的生产制造[13]。其次，面对日常生活中产生大量的垃圾，通过纳米材料（如TiO2 ）催化技术，大大的提高了降解垃圾的效率，在节省处理时间的同时，同样节省了大量垃圾所占的空间。在使用纳米TiO2催化技术的过程中，通过观察可以发现其分解的速度是普通大颗粒TiO2的10倍以上，很大程度上减轻了城市垃圾给城市环境带来的压力[4]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/717.html
