一種二氧化鈦基銀-氧化鎂-二氧化鈦復合納米纖維氈的制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于光催化材料合成技術領域，具體設及一種二氧化鐵基銀-氧化儀-二氧 化鐵復合納米纖維拉的制備方法。
【背景技術】
[0002] 現如今，化石燃料的縮減及溫室氣體C〇2的持續排放對能源與環境領域造成了極 大的威脅。利用設計好的納米催化劑進行光催化還原C〇2被視為是一種最有望解決運些危 機的策略之一。運種策略通過將C〇2轉化為可再生的化石燃料，如C也、C也OH等清潔型燃料， 為C〇2的循環重復利用奠定了良好的基礎。
[0003] Ti化成本低廉、無毒、化學穩定性好、環境友好且來源廣泛，所W WTi化為催化劑光 催化還原C〇2引起了人們的極大興趣。然而，Ti〇2由于具有較寬的禁帶寬度(銳鐵礦相Eg = 3.2eV)，只能吸收紫外光而激發產生電子，不能很好地抑制光生電子和空穴對的再次復合， 運在很大程度上降低了 Ti化的光催化效率。在過去的幾十年里，人們通常采取一些有效的 策略來提高Ti化材料的光催化活性，主要有:貴金屬沉積、非金屬滲雜、表面光敏作用、多物 質復合形成異質結等等。在運些策略中，Ag納米顆粒的沉積由于會形成肖特基勢壘而被證 明是一種能有效促進光生電子-空穴對分離、促進表面電荷轉移的有效措施。此外，Ti〇2表 面沉積Ag納米顆粒后，由于存在表面等離子體共振效應，還可W將光響應范圍擴大至可見 光區域。
[0004] 靜電紡絲技術通過使用各種高分子和無機材料，被廣泛用來合成制備納米纖維復 合材料。靜電紡絲技術不僅有較高的產率，而且成本較低、設備簡單，可W制備出形貌可觀、 比面積較大的=維納米纖維拉，并很好地控制納米纖維的孔結構。通過靜電紡絲方法制備 得到的Ti化納米纖維拉將為光催化反應過程帶來更多便利，與傳統的Ti化納米纖維或納米 顆粒相比，納米纖維拉可W使光催化劑在使用后更加易于回收再利用。
【發明內容】
[000引本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種銀-氧 化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉的制備方法。該方法W二氧化鐵納米纖維為載體，采用浸潰 般燒法制備了銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉。該復合材料在紫外光的照射下表現出 很高的光催化二氧化碳還原活性，同時具有較好的穩定性。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：
[0007] 二氧化鐵基銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉，其W二氧化鐵納米纖維為載 體，W銀和氧化儀為增強活性組分，宏觀結構為柔性拉狀，由銀-二氧化鐵納米纖維和分散 在銀-二氧化鐵納米纖維上的氧化儀組成，銀-二氧化鐵納米纖維直徑100-200nm。
[0008] 提供一種二氧化鐵基銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉的制備方法，其步驟如 下：
[0009] a)銀-二氧化鐵納米纖維拉的合成：W鐵酸下醋（TBT)和銀鹽為原料，配制前驅體 溶液，再通過靜電紡絲方法得到硝酸銀-無定型二氧化鐵納米纖維拉；
[0010] b)晶化處理:將收集到的靜電紡絲樣品首先在空氣氣氛下于200~400°C下般燒1 ~4小時，得到棟色的納米纖維拉;再將處理后的納米纖維拉在氮氣氣氛下于400~600°C下 般燒2~6小時，得到晶化的銀-二氧化鐵納米纖維拉；
[0011] C)銀-氧化儀-二氧化鐵納米纖維拉的合成:將步驟b)得到的銀-二氧化鐵納米纖 維拉浸入儀鹽水溶液中，充分浸潰后取出烘干，再般燒使儀鹽氧化成氧化儀。
[0012] 按上述方案，步驟a)所述的銀-二氧化鐵納米纖維拉的制備方法如下：W乙醇和乙 酸的混合液為溶劑配置鐵酸下醋(TBT)和PVP溶解完全的溶液A; W乙醇為溶劑配置銀鹽和 PVP的溶液B;將前述配制好的兩種溶液磁力攬拌混合，控制混合后的溶液中PVP的總質量為 TBT質量的25%-100% ;銀鹽WAg計量，TBT換算為Ti化計量，銀鹽為TBT的1~5wt% ;然后在 室溫下繼續攬拌4~10小時;最后將得到的淡黃色透明溶液進行靜電紡絲，紡絲針頭和接收 板的距離保持10~20cm，電壓為10~20kV，紡絲速率為1.0~2.5mL'h-i。
[0013] 按上述方案，混合后的溶液中TBT、乙醇、乙酸的質量比為1:3:1~1:6:1，優選為1: 4:1~1:5:1。紡絲溶液過于黏稠，紡出來的納米纖維拉顏色偏黃，且在紡絲過程中紡絲針頭 極易堵塞;紡絲溶液黏性不夠，在紡絲過程中較難成絲狀，不能較好地紡絲。
[0014] 按上述方案，步驟a)所述的銀鹽為硝酸銀或銀氨配合物，優選為硝酸銀。
[0015] 按上述方案，步驟C)所述的儀鹽為醋酸儀或硝酸儀或硫酸儀，優選為硝酸儀。
[0016]按上述方案，步驟C)中儀鹽的質量百分比濃度為1~4%，浸潰時間為30分鐘W上。
[0017] 按上述方案，步驟C)中所述的般燒溫度為200~400°C，般燒時間為1~2小時。
[0018] Ti化作為一種典型的酸性氧化物，對C〇2分子的吸附能力比較差，運將嚴重影響其 光催化還原C〇2性能。一般來說，從光催化反應動力學上看，Ti〇2表面吸附C〇2分子是整個光 催化還原C〇2過程中必不可少的首要步驟。考慮到C〇2是一種酸性氣體，在Ti化表面沉積如 化OH、MgO、Zr〇2運些堿性(氨)氧化物可W達到增強C〇2吸附的目的，從而提高Ti化的光催化 活性。MgO被證實對C〇2分子具有很強的吸附作用，此外，由于氧化儀禁帶寬度特別大（8-9eV)，還可W起到抑制Ti化中光生電子和空穴復合的作用。本發明由此W二氧化鐵為載體， 先靜電紡絲制備硝酸銀-無定型二氧化鐵納米纖維拉，然后通過般燒條件的控制最終獲得 了晶化的銀-二氧化鐵納米纖維拉，然后采用浸潰般燒法制備了銀-氧化儀-二氧化鐵復合 納米纖維拉。本發明提供的銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉中的銀納米顆粒不但可W 通過電子傳輸有效地分離光生電子和空穴，還由于表面等離子體共振效應形成靜電場，更 重要的是由于表面等離子體共振效應，銀納米顆粒表面被捕獲的電子能量得到提高，從而 增強體系的光催化活性;氧化儀顆粒由于其自身的特質可W促進二氧化碳分子的吸附，同 時也可W阻礙還原產物再一次被氧化。由此基于銀-氧化儀-二氧化鐵=者的協同作用而提 供的銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉催化劑用于光催化還原二氧化碳活性高。
[0019] 本發明的有益效果在于：
[0020] 1.本發明通過靜電紡絲的方法制備得到硝酸銀-無定型二氧化鐵納米纖維拉，然 后通過般燒獲得晶化的銀-二氧化鐵納米纖維拉，特別是控制分步般燒、及分步般燒氣氛和 溫度的控制使得納米纖維拉的宏觀形貌保持;再通過浸潰般燒法在銀-二氧化鐵納米纖維 拉上沉積氧化儀納米顆粒，最終得到銀-氧化儀-二氧化鐵納米纖維拉。該方法工序簡單、操 作方便、原料易得、無需復雜設備，也無需后期高溫熱處理，生產成本低廉，非常適合于規模 化工業生產。
[0021] 2.本發明提供的銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉中的銀納米顆粒不但可W 通過電子傳輸有效地分離光生電子和空穴，還由于表面等離子體共振效應形成靜電場，更 重要的是由于表面等離子體共振效應，銀納米顆粒表面被捕獲的電子能量得到提高，從而 增強體系的光催化活性;氧化儀顆粒由于其自身的特質可W促進二氧化碳分子的吸附，同 時也可W阻礙還原產物再一次被氧化。由此基于銀-氧化儀-二氧化鐵=者的協同作用而提 供的銀-氧化儀-二氧化鐵復合納米纖維拉催化劑用于光催化還原二氧化碳活性高，且拉狀 催化劑