一种二氧化钛基银-氧化镁-二氧化钛复合纳米纤维毡的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于光催化材料合成技术领域，具体设及一种二氧化铁基银-氧化儀-二氧 化铁复合纳米纤维拉的制备方法。
【背景技术】
[0002] 现如今，化石燃料的缩减及溫室气体C〇2的持续排放对能源与环境领域造成了极 大的威胁。利用设计好的纳米催化剂进行光催化还原C〇2被视为是一种最有望解决运些危 机的策略之一。运种策略通过将C〇2转化为可再生的化石燃料，如C也、C也OH等清洁型燃料， 为C〇2的循环重复利用奠定了良好的基础。
[0003] Ti化成本低廉、无毒、化学稳定性好、环境友好且来源广泛，所W WTi化为催化剂光 催化还原C〇2引起了人们的极大兴趣。然而，Ti〇2由于具有较宽的禁带宽度(锐铁矿相Eg = 3.2eV)，只能吸收紫外光而激发产生电子，不能很好地抑制光生电子和空穴对的再次复合， 运在很大程度上降低了 Ti化的光催化效率。在过去的几十年里，人们通常采取一些有效的 策略来提高Ti化材料的光催化活性，主要有:贵金属沉积、非金属渗杂、表面光敏作用、多物 质复合形成异质结等等。在运些策略中，Ag纳米颗粒的沉积由于会形成肖特基势垒而被证 明是一种能有效促进光生电子-空穴对分离、促进表面电荷转移的有效措施。此外，Ti〇2表 面沉积Ag纳米颗粒后，由于存在表面等离子体共振效应，还可W将光响应范围扩大至可见 光区域。
[0004] 静电纺丝技术通过使用各种高分子和无机材料，被广泛用来合成制备纳米纤维复 合材料。静电纺丝技术不仅有较高的产率，而且成本较低、设备简单，可W制备出形貌可观、 比面积较大的=维纳米纤维拉，并很好地控制纳米纤维的孔结构。通过静电纺丝方法制备 得到的Ti化纳米纤维拉将为光催化反应过程带来更多便利，与传统的Ti化纳米纤维或纳米 颗粒相比，纳米纤维拉可W使光催化剂在使用后更加易于回收再利用。
【发明内容】
[000引本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种银-氧 化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉的制备方法。该方法W二氧化铁纳米纤维为载体，采用浸溃 般烧法制备了银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉。该复合材料在紫外光的照射下表现出 很高的光催化二氧化碳还原活性，同时具有较好的稳定性。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0007] 二氧化铁基银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉，其W二氧化铁纳米纤维为载 体，W银和氧化儀为增强活性组分，宏观结构为柔性拉状，由银-二氧化铁纳米纤维和分散 在银-二氧化铁纳米纤维上的氧化儀组成，银-二氧化铁纳米纤维直径100-200nm。
[0008] 提供一种二氧化铁基银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉的制备方法，其步骤如 下：
[0009] a)银-二氧化铁纳米纤维拉的合成：W铁酸下醋（TBT)和银盐为原料，配制前驱体 溶液，再通过静电纺丝方法得到硝酸银-无定型二氧化铁纳米纤维拉；
[0010] b)晶化处理:将收集到的静电纺丝样品首先在空气气氛下于200~400°C下般烧1 ~4小时，得到栋色的纳米纤维拉;再将处理后的纳米纤维拉在氮气气氛下于400~600°C下 般烧2~6小时，得到晶化的银-二氧化铁纳米纤维拉；
[0011] C)银-氧化儀-二氧化铁纳米纤维拉的合成:将步骤b)得到的银-二氧化铁纳米纤 维拉浸入儀盐水溶液中，充分浸溃后取出烘干，再般烧使儀盐氧化成氧化儀。
[0012] 按上述方案，步骤a)所述的银-二氧化铁纳米纤维拉的制备方法如下：W乙醇和乙 酸的混合液为溶剂配置铁酸下醋(TBT)和PVP溶解完全的溶液A; W乙醇为溶剂配置银盐和 PVP的溶液B;将前述配制好的两种溶液磁力揽拌混合，控制混合后的溶液中PVP的总质量为 TBT质量的25%-100% ;银盐WAg计量，TBT换算为Ti化计量，银盐为TBT的1~5wt% ;然后在 室溫下继续揽拌4~10小时;最后将得到的淡黄色透明溶液进行静电纺丝，纺丝针头和接收 板的距离保持10~20cm，电压为10~20kV，纺丝速率为1.0~2.5mL'h-i。
[0013] 按上述方案，混合后的溶液中TBT、乙醇、乙酸的质量比为1:3:1~1:6:1，优选为1: 4:1~1:5:1。纺丝溶液过于黏稠，纺出来的纳米纤维拉颜色偏黄，且在纺丝过程中纺丝针头 极易堵塞;纺丝溶液黏性不够，在纺丝过程中较难成丝状，不能较好地纺丝。
[0014] 按上述方案，步骤a)所述的银盐为硝酸银或银氨配合物，优选为硝酸银。
[0015] 按上述方案，步骤C)所述的儀盐为醋酸儀或硝酸儀或硫酸儀，优选为硝酸儀。
[0016]按上述方案，步骤C)中儀盐的质量百分比浓度为1~4%，浸溃时间为30分钟W上。
[0017] 按上述方案，步骤C)中所述的般烧溫度为200~400°C，般烧时间为1~2小时。
[0018] Ti化作为一种典型的酸性氧化物，对C〇2分子的吸附能力比较差，运将严重影响其 光催化还原C〇2性能。一般来说，从光催化反应动力学上看，Ti〇2表面吸附C〇2分子是整个光 催化还原C〇2过程中必不可少的首要步骤。考虑到C〇2是一种酸性气体，在Ti化表面沉积如 化OH、MgO、Zr〇2运些碱性(氨)氧化物可W达到增强C〇2吸附的目的，从而提高Ti化的光催化 活性。MgO被证实对C〇2分子具有很强的吸附作用，此外，由于氧化儀禁带宽度特别大（8-9eV)，还可W起到抑制Ti化中光生电子和空穴复合的作用。本发明由此W二氧化铁为载体， 先静电纺丝制备硝酸银-无定型二氧化铁纳米纤维拉，然后通过般烧条件的控制最终获得 了晶化的银-二氧化铁纳米纤维拉，然后采用浸溃般烧法制备了银-氧化儀-二氧化铁复合 纳米纤维拉。本发明提供的银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉中的银纳米颗粒不但可W 通过电子传输有效地分离光生电子和空穴，还由于表面等离子体共振效应形成静电场，更 重要的是由于表面等离子体共振效应，银纳米颗粒表面被捕获的电子能量得到提高，从而 增强体系的光催化活性;氧化儀颗粒由于其自身的特质可W促进二氧化碳分子的吸附，同 时也可W阻碍还原产物再一次被氧化。由此基于银-氧化儀-二氧化铁=者的协同作用而提 供的银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉催化剂用于光催化还原二氧化碳活性高。
[0019] 本发明的有益效果在于：
[0020] 1.本发明通过静电纺丝的方法制备得到硝酸银-无定型二氧化铁纳米纤维拉，然 后通过般烧获得晶化的银-二氧化铁纳米纤维拉，特别是控制分步般烧、及分步般烧气氛和 溫度的控制使得纳米纤维拉的宏观形貌保持;再通过浸溃般烧法在银-二氧化铁纳米纤维 拉上沉积氧化儀纳米颗粒，最终得到银-氧化儀-二氧化铁纳米纤维拉。该方法工序简单、操 作方便、原料易得、无需复杂设备，也无需后期高溫热处理，生产成本低廉，非常适合于规模 化工业生产。
[0021] 2.本发明提供的银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉中的银纳米颗粒不但可W 通过电子传输有效地分离光生电子和空穴，还由于表面等离子体共振效应形成静电场，更 重要的是由于表面等离子体共振效应，银纳米颗粒表面被捕获的电子能量得到提高，从而 增强体系的光催化活性;氧化儀颗粒由于其自身的特质可W促进二氧化碳分子的吸附，同 时也可W阻碍还原产物再一次被氧化。由此基于银-氧化儀-二氧化铁=者的协同作用而提 供的银-氧化儀-二氧化铁复合纳米纤维拉催化剂用于光催化还原二氧化碳活性高，且拉状 催化剂