基于PS-PEO靜電紡絲制備階層式多孔二氧化鈦.pdf

1、隨著多孔二氧化鈦材料在太陽(yáng)能電池、光催化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其制備方法獲得較快發(fā)展，例如“自上而下”的模板方式和“自下而上”的自組裝方式，但到目前為止，仍然缺乏獲得“貫穿”、“可控”、“階層式”和“高強(qiáng)度”多孔二氧化鈦材料的有效方法。針對(duì)這些問(wèn)題，我們將上述兩種策略進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，即:采用“自上而下”的靜電紡絲構(gòu)建來(lái)自紡絲纖維之間的微米孔，利用“自下而上”的嵌段共聚物微相分離（或高分子共混物相分離）構(gòu)建每根纖維內(nèi)部的納米孔，成功制備了結(jié)構(gòu)新

2、穎的二氧化鈦納米纖維，基于該纖維的無(wú)紡布表現(xiàn)出如下特性:第一，階層式貫穿多孔存在導(dǎo)致的高比表面積（如雪茄狀結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的比表面積為384m2/g）;第二，二氧化鈦纖維特殊結(jié)構(gòu)賦予的自支撐特性;第三，在鋰離子電池和乙醛降解中表現(xiàn)出的良好電化學(xué)和光催化性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)條件（如紡絲參數(shù)和溶液組成等）的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)紡布結(jié)構(gòu)（包括纖維之間以及纖維內(nèi)部）的全面控制。本論文主要借助電鏡（SEM和TEM）、X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜(XPS)

3、以及小角X光散射(SAXS)等實(shí)驗(yàn)手段研究了經(jīng)紡絲——退火——煅燒所制得二氧化鈦纖維的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理，并探究了其力學(xué)、電化學(xué)以及光催化等方面的性能。
　　1.PS/PEO二元體系紡絲條件的探索:以臨界組成（質(zhì)量比為50/50）的PS/PEO共混體系為例，通過(guò)控制紡絲電壓、紡絲射流、溶液濃度等靜電紡絲參數(shù)，研究了紡絲條件與高分子纖維結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系;在所得PS/PEO復(fù)合纖維中，其內(nèi)部主要是PS富集相，而外部主要是PEO富集相;

4、>　　2.PS/PEO/TTIP紡絲制備TiO2納米纖維:以上述結(jié)果為基礎(chǔ)，采用PS/PEO/TTIP（異丙醇鈦，二氧化鈦前驅(qū)體）三元體系，通過(guò)靜電紡絲成功制備中空TiO2納米纖維;DSC結(jié)果顯示，引入的TTIP選擇性地分散在PEO相，高分子/TTIP復(fù)合纖維經(jīng)高溫煅燒，PS相和PEO相被去除，同時(shí)，TTIP轉(zhuǎn)變?yōu)門iO2，由此形成了具有中空結(jié)構(gòu)的TiO2納米纖維;由這些纖維構(gòu)成的無(wú)紡布能夠自支撐，并在乙醛降解中顯示了較好的紫外光催化能

5、力;
　　3.PS-b-PEO/TTIP紡絲制備TiO2納米纖維:通過(guò)結(jié)合嵌段共聚物的自組裝和靜電紡絲技術(shù)，我們成功制備出一種新穎的帶有外殼和內(nèi)部連續(xù)孔隙的雪茄狀TiO2納米纖維;基于這種纖維的無(wú)紡布具有較高的比表面積、優(yōu)異的力學(xué)性能，并在鋰離子電池中表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能;
　　4.雪茄狀TiO2纖維的結(jié)構(gòu)控制與光催化性能研究:通過(guò)調(diào)節(jié)紡絲參數(shù)和紡絲溶液組成，研究了TiO2納米纖維及對(duì)應(yīng)無(wú)紡布的結(jié)構(gòu)控制;結(jié)果表明，前者（如