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可磁分离的TiO2基光催化纳米纤维的制备研究

作　者: 张莲莲
导　师: 李从举
学　校: 北京服装学院
专　业: 材料学
关键词: 静电纺丝 TiO2 纳米纤维 纳米球 磁性 光催化
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本文第一部分采用静电纺丝法制备了镧-钴取代的M型锶铁氧体Sr1-xLaxFe12-xCoxO19 （x=00.5）纳米纤维。用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对样品的成分及形貌进行表征,用振动样品磁强计（VSM）对该纤维进行磁性能研究。结果表明, 800℃煅烧后的Sr1-xLaxFe12-xCoxO19（x=0.5）纳米纤维的直径主要分布在80150 nm;在适当范围内（x≤0.1）,La3+-Co2+的掺杂有利于改善锶铁氧体纤维的永磁性能,相应的矫顽力和剩余磁化强度分别为Hc = 432.02 kA/m,Mr = 28.9 A·m2/kg,与传统溶胶-凝胶法制得的Sr0.9La0.1Fe11.9Co0.1O19粉体相比,磁性能有明显的提高。第二部分采用静电纺丝法制备了TiO2/Mn2O3复合光催化材料。用SEM、TG-DTA、XRD以及紫外-可见分光光度计对纤维进行了表征。结果表明:TiO2/Mn2O3纳米纤维的直径主要分布在100 nm以下,经500°C高温煅烧即可得到TiO2/Mn2O3复合纳米纤维;并且Mn2O3的引入,有效地使TiO2的光响应范围由紫外区拓展到了可见区。最后两部分是在磁性材料和光催化材料研究的基础上,采用新型双喷丝头静电纺丝技术和sol-gel技术,制备了两种可磁分离的光催化材料——La3+-TiO2/CoFe2O4纳米纤维和TiO2/SrFe12O19纳米球。分别采用XRD、SEM、TEM和VSM对这些可磁分离的光催化材料进行了表征。结果表明,La3+-TiO2/CoFe2O4纳米纤维在紫外-可见光照射2.5 h后,亚甲基蓝（MB）的脱色率可达92%。并且,<1% La-doped TiO2>/CoFe2O4纳米纤维的矫顽力与纯CoFe2O4纳米纤维的矫顽力相仿,说明此材料易于回收,有着较高的磁性。TiO2/SrFe12O19纳米球的直径为300-700 nm,光催化实验证明TiO2/SrFe12O19纳米球具有非常高的光催化性能,2.5 h后对MB的脱色率达到了93%,同样可以用磁铁对催化剂进行回收再利用,避免了二次污染问题。

全文目录


摘要  4ABSTRACT  4-9第1章 绪论  9-27  1.1 静电纺丝技术制备纳米纤维  9-12    1.1.1 静电纺丝技术的研究现状  9-10    1.1.2 静电纺丝技术的工艺流程  10-11    1.1.3 静电纺丝技术的机理  11    1.1.4 静电纺丝技术的影响因素  11-12  1.2 TiO_2 光催化剂  12-20    1.2.1 TiO_2 的能带结构  12-13    1.2.2 TiO_2 的光催化原理  13-15    1.2.3 光催化反应的影响因素  15-17    1.2.4 TiO_2 的改性研究  17-20  1.3 铁氧体磁性材料  20-24    1.3.1 铁氧体的定义  20-21    1.3.2 铁氧体的晶体结构和分类  21-22    1.3.3 铁氧体的制备方法  22-24  1.4 纳米磁性光催化材料的研究现状  24-25  1.5 论文研究的目的和意义  25  1.6 论文研究的内容  25-27第二章 静电纺丝法制备Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)纳米纤维及其磁性研究  27-33  2.1 引言  27  2.2 实验部分  27-28    2.2.1 实验原料  27-28    2.2.2 Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0~0.5)纳米纤维的制备  28    2.2.3 表征与测试  28  2.3 结果与讨论  28-32    2.3.1 静电纺丝法制备Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0~0.5)纳米纤维  28-31      2.3.1.1 Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0.5)纳米纤维的形貌  28-29      2.3.1.2 Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0~0.5)纳米纤维的XRD 表征  29-30      2.3.1.3 Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0~0.5)纳米纤维的磁性能  30-31    2.3.2 Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0.1)粉体与纤维对比  31-32      2.3.2.1 XRD 分析  31      2.3.2.2 Sr_(1-x)La_xFe_(12-x)Co_xO_(19)(x=0.1)纤维与粉体的磁性能  31-32  2.4 小结  32-33第三章 TiO_2/Mn_2O_3复合纳米纤维的制备及光吸收性能研究  33-38  3.1 引言  33  3.2 实验部分  33-34    3.2.1 实验原料  33    3.2.2 实验步骤  33-34    3.2.3 表征与测试  34  3.3 结果与讨论  34-37    3.3.1 形貌分析  34-35    3.3.2 热分析  35    3.3.3 物相结构分析  35-36    3.3.4 光吸收性能分析  36-37  3.5 小结  37-38第四章 掺镧TiO_2/CoFe_2O_4磁性光催化材料的光催化性能研究  38-48  4.1 引言  38  4.2 实验部分  38-40    4.2.1 实验原料  38-39    4.2.2 实验步骤  39-40      4.2.2.1 CoFe_2O_4 溶胶的制备  39      4.2.2.2 La~(3+)-TiO_2 的制备  39      4.2.2.3 La~(3+)-TiO_2/CoFe_2O_4 磁性复合光催化纳米纤维的制备  39-40    4.2.3 表征与测试  40    4.2.4 光催化实验  40  4.3 结果与讨论  40-47    4.3.1 SEM/TEM 分析  40-41    4.3.2 EDS 和XPS 测试  41-42    4.3.3 XRD 测试  42-44    4.3.4 样品的UV-Vis 漫反射分析  44-45    4.3.5 La~(3+)掺杂TiO_2/CoFe_2O_4 复合光催化纤维在UV-Vis 下的光催化活性  45-46      4.3.5.1 不同质量分数的La~(3+)掺杂TiO_2/CoFe_2O_4 的光催化活性比较  45      4.3.5.2 煅烧温度对复合光催化剂活性的影响  45-46      4.3.5.3 亚甲基蓝浓度的影响  46    4.3.6 样品的磁性(VSM)表征  46-47  4.4 小结  47-48第五章 SrFe_(12)O_(19)/TiO_2纳米球的制备研究  48-54  5.1 引言  48  5.2 实验部分  48-50    5.2.1 实验原料  48    5.2.2 实验步骤  48-49      5.2.2.1 SrFe_(12)O_(19) 粉体的制备  48-49      5.2.2.2 SrFe_(12)O_(19)/TiO_2 纳米球的制备  49    5.2.3 表征与测试  49    5.2.4 光催化实验  49-50  5.3 结果与讨论  50-53    5.3.1 SEM 分析  50-51    5.3.2 XRD 分析  51    5.3.3 VSM 测试  51-52    5.3.4 光催化实验  52-53  5.4 小结  53-54结论  54-55参考文献  55-62攻读硕士学位期间发表的学术论文  62-63致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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