TiO2/碳納米纖維膜的制備與光催化性能

于 翔 ，張效琳 ，孟青青 ，吳麗洋 ，盧曉龍 ，2

（1.河南工程學院材料與化學工程學院，河南鄭州450007；2.河南理工大學材料科學與工程學院，河南焦作454001）

近年來，水溶液中有毒染料對環境的污染引起學術界和工業界的高度重視，染料廢水的處理已成為亟待解決的問題〔1-2〕。去除廢水中有機染料的方法很多，包括離子交換〔3〕、光催化降解〔1〕、膜過濾〔4〕、吸附〔2〕和臭氧氧化〔5〕等。其中吸附法是去除溶液中染料的有效而通用的方法之一。碳基納米材料如活性炭因具有高比表面積和易修飾的表面，被廣泛用作吸附劑〔2〕。碳納米纖維（CNFs）膜具有多孔結構、良好的柔韌性和優異的耐化學性能，是一種很好的吸附劑。雖然吸附法是去除廢水中有機染料的有效方法，但CNFs膜吸附的污染物仍需要復雜處理。

光催化是處理含染料和重金屬離子廢水的另一種常用方法。二氧化鈦（TiO2）具有優異的光催化性能，廉價、無毒且化學性能穩定，作為一種極具發展前景的光催化劑，近年來引起人們的廣泛關注〔1〕。但TiO2中的光生電子-空穴對重組速率快，大大降低了光催化效率，限制了TiO2的實際應用。通常采用碳質納米材料作為TiO2納米顆粒的載體，以提高其導電性，如碳納米管、碳納米纖維等〔6〕，電子遷移速率快，有效抑制了光生電子-空穴對的復合，從而顯著提高光催化效率。此外，使用后的TiO2納米粒子及其雜化物很難回收和循環利用，因此許多研究人員使用載體固定TiO2。通常具有多孔結構的載體可以增加材料的比表面積，使污染物充分接觸并附著在載體表面和內部區域的TiO2〔7〕。……