高效复合氧化物体系可见光光催化材料的静电纺丝法合成及其环境净化性能研究

光催化技术在污染物特别是低浓度、高毒性、难降解有机污染物的深度净化处理方面，具有深远的发展潜力。拓展其实际应用的核心在于光催化材料。如何研制出光响应范围宽、效率高和实用性强的光催化剂是该领域亟待解决的关键问题。本申请首次提出采用静电纺丝技术，合成纳米纤维结构的复合氧化物可见光光催化材料，以发挥其易回收的特色。通过调节纺丝参数并结合其它手段制备多种纤维结构光催化材料，控制其形貌、结构、尺寸、晶型、结晶度、超结构等，研究这些特征对光催化性能的影响规律；对催化剂进行复合和掺杂，研究掺杂物种类、掺杂量和热处理等对产物的微观形貌和结构、带隙宽度、光物理性能的影响，进而揭示光催化性能提高的途径；并研究相关过程中的光催化机理，进一步提升可见光光催化效率。通过本项目研究工作的开展，同时实现纳米纤维的高催化活性与快速分离再利用两个优势的统一，为光催化剂在环境净化方面的应用提供思路和基础。

小尺寸的光催化材料具有大的表面积、大的吸附容量、大的光吸收面积、大的与污染物的接触面积等优势，从光催化的角度来说，具有更高的光催化能力。但是，从实用的角度，小尺寸的光催化材料难以从水体中分离，限制了其在实际应用中的发展。在本项目的支持下，我们发展了静电纺丝技术，将其应用于复合氧化物体系光催化材料的合成，不仅制备出小尺寸的光催化材料，所制备的纳米纤维布也可以方便地从水体分离，实现了小尺寸和易分离的统一，在有机染料的脱色、氨氮的消减、甲醛的矿化和酚类污染物的消除等环境净化方面皆体现出很高的处理效率。取得的研究结果包括：将静电纺丝技术拓展到复合氧化物体系可见光光催化材料的制备，建立了一种新的合成途径；通过调控前驱物、溶剂、纺丝参数、热处理的温度和时间、升温速率等，制备出纳米纤维布；通过结合水热法，制备出具有不同带隙的复合光催化材料，进一步提升了光催化效率；通过复合导电聚合物，将光催化效率更进一步地提高。通过本项目研究工作的开展，建立并发展了静电纺丝法，用于制备复合氧化物体系光催化材料，实现了高效率和可分离性的统一。