介孔ZnO納米纖維的制備與結構調控及其光催化特性.pdf

1、一維介孔ZnO材料具有寬帶系、高載流子遷移率、高化學穩(wěn)定性以及獨特的高比表面積等諸多優(yōu)異物理特性，在光催化、生物醫(yī)學、光電探測、氣體傳感器以及太陽能電池等領域應用廣泛。盡管目前國內外在高效ZnO光催化劑的研發(fā)上，已取得一些重要進展，但仍然面臨著材料制備工藝復雜、所制備材料純度較低、比表面積偏低等困難和挑戰(zhàn)。本文圍繞新穎高效ZnO光催化劑的研究開展工作，采用發(fā)泡輔助靜電紡絲技術，通過關鍵工藝參數(shù)的調控，實現(xiàn)ZnO纖維材料制備的精細控制，達

2、到了其光催化性能強化的效果。探討了ZnO介孔納米纖維的生長機理，深入研究了影響介孔ZnO納米纖維材料光催化性能的關鍵因素，最終闡明了橢圓狀ZnO纖維材料是其用作高效光催化劑的最佳結構。
　　本研究主要內容包括：⑴以偶氮二甲酸二異丙酯（DIPA）為發(fā)泡劑，采用發(fā)泡輔助靜電紡絲法，實現(xiàn)了圓柱狀大介孔ZnO納米纖維的制備，將傳統(tǒng)無孔ZnO納米纖維的比表面積由原來的8.2m2/g提高到了12.6m2/g；研究發(fā)現(xiàn)，DIPA含量是影響纖維形

3、貌的主要因素，最佳引入量為6 wt％；和傳統(tǒng)無孔納米纖維相比，圓柱狀大介孔ZnO納米纖維擁有更高、更穩(wěn)定的光催化制氫性能，其制氫效率為791μmolh1g1。⑵以茶皂素（TS）為發(fā)泡劑，采用發(fā)泡輔助靜電紡絲法，通過調控TS引入量，實現(xiàn)了高純度ZnO介孔納米帶的制備，達到了ZnO介孔纖維材料在比表面積上的調控，將其比表面積提高至13.9m2/g。其光催化制氫效率為694μmolg1h?1，低于圓柱狀介孔纖維（791μmolg?1h?1），

4、和傳統(tǒng)無孔纖維（644μmolg1h1）相當，表明比表面積不是ZnO納米纖維光催化性能的唯一決定因素。⑶通過調控溶劑水的引入量，達到了ZnO介孔纖維材料在形貌上的精細控制，實現(xiàn)了高純度橢圓柱狀介孔ZnO納米纖維的制備，將其比表面積提高至15.2m2/g，其光催化制氫效率為930μmolg1h1，為帶狀介孔和傳統(tǒng)無孔ZnO納米纖維材料的1.5倍，光催化穩(wěn)定性高于商業(yè)化ZnO納米顆粒。⑷上述研究結果表明，介孔ZnO納米纖維光催化性能，不僅與