Ag修饰的Fe3O4/TiO2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

doi:10.7503/cjcu20130798

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (2): 357.doi: 10.7503/cjcu20130798

Ag修饰的Fe₃O₄/TiO₂复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

达胡白乙拉^1,², 王晓晖^1,², 李晓天¹()

1. 吉林大学材料科学与工程学院, 汽车材料教育部重点实验室, 长春 130012
2. 内蒙古民族大学化学化工学院, 通辽 028043

收稿日期:2013-08-19 出版日期:2014-02-10 发布日期:2013-12-26
作者简介:联系人简介: 李晓天, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事材料化学的研究. E-mail:xiaotianli@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21076094)资助

Preparation and Photocatalytic Efficiency of Fe₃O₄/TiO₂ Nanocomposite Fibers Modified with Ag Nanoparticles^†

^1,², WANG Xiaohui^1,², LI Xiaotian^1,^*()

1. School of Material Science and Engineering, Key Laboratory of Automobile Materials of Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130012, China
2. Chemistry College, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028043, China

Received:2013-08-19 Online:2014-02-10 Published:2013-12-26
Contact: LI Xiaotian E-mail:xiaotianli@jlu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21076094)

摘要/Abstract

摘要：

通过静电纺丝法制备了含有Fe₃O₄纳米粒子的TiO₂纳米纤维, 采用水热法对该纤维表面进行纳米Ag修饰, 制备出具有较强磁性和较好光催化性能的复合纤维. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-Vis)等对样品的结构和形貌进行表征, 并以罗丹明B(Rh B)水溶液降解为模型反应, 考察样品在紫外光照射下的光催化性能. 结果表明, 所制备的TiO₂为锐钛矿结构, Fe₃O₄纳米粒子均匀分布在TiO₂纤维中, Ag纳米颗粒比较均匀地分散在磁性TiO₂纤维表面. 经过纳米Ag修饰后, 材料的光吸收能力大为增强, 吸收带红移并扩展到可见光区. 在紫外光照射40 min后, 合成样品对Rh B的降解率达到99.5%. 此外, Fe₃O₄纳米粒子的存在使该材料具有较强的磁性, 可通过外加磁场将其分离回收.

关键词: TiO2纤维, 静电纺丝法, 水热法, Fe3O4纳米粒子, 光催化, 纳米Ag修饰

Abstract:

Fe₃O₄/TiO₂ nanofibers were prepared via electrospinning technique. Then, the samples were modified with Ag nanoparticles by hydrothermal method to obtain the composite fibers with strong magnetism and excellent photocatalytic efficiency. XRD, SEM, TEM and UV-Vis adsorption spectra were used to characterize and analyze the structure and morphology. The photocatalytic efficiency was tested under ultraviolet light irradiation using Rh B degradation as the model reaction. The results showed that TiO₂ in all samples were anatases and Ag nanoparticles were scattered on the magnetic TiO₂ fiber surface averagely. The UV-Vis spectra showed that TiO₂ photoadsoption ability enhanced and the adsorption range were shifted to the visible light region. After modification with Ag nanoparticles, the photocatalytic efficiency of Rh B degradation rate can reach 99.5% under 40 min UV light irradiation. The new material with strong magnetism can be separated easily and cyclically used by adding the magnetic field.

Key words: TiO2 nanofibers, Electrospinning technique, Hydrothermal method, Fe3O4 nanoparticles, Photocatalytic efficiency, Modified with Ag nanoparticles

中图分类号:

O643

TrendMD:

达胡白乙拉, 王晓晖, 李晓天. Ag修饰的Fe₃O₄/TiO₂复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能. 高等学校化学学报, 2014, 35(2): 357.

, WANG Xiaohui, LI Xiaotian. Preparation and Photocatalytic Efficiency of Fe₃O₄/TiO₂ Nanocomposite Fibers Modified with Ag Nanoparticles^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(2): 357.

图/表 6

Fig.1 XRD patterns of Fe3O4 nanoparticles(a), Fe3O4/TiO2 nanofibers(b) and Fe3O4/TiO2 nanofibers modified with Ag nanoparticles(c)

Fig.2 SEM images of Fe3O4/TiO2 nanofibers before(A) and after(B) modiying with Ag nanoparticles

Fig.3 TEM images of Fe3O4 with SiO2(A), and Fe3O4/TiO2 nanofibers after modifying with Ag nanoparticles(B)

Fig.4 UV-Vis spectra of Fe3O4/TiO2 nanofibers before(a) and after(b) modifying with Ag nanoparticles

Fig.5 Photocatalytic properties of Fe3O4/TiO2 nanofibers(a) and Fe3O4/TiO2 nanofibers modified with Ag nanoparticles(b)Inset: UV-Vis spectra of Fe3O4/TiO2 nanofibers modified with Ag nanoparticles at different reaction time. Time/min: a. 0; b. 10; c. 20; d. 30; e. 40; f. 50.

Fig.6 Magnetic hysteresis loop of Fe3O4/TiO2 nanofibers modified with Ag nanopanticles and its separation process(inset)

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Ag修饰的Fe₃O₄/TiO₂复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能

Preparation and Photocatalytic Efficiency of Fe₃O₄/TiO₂ Nanocomposite Fibers Modified with Ag Nanoparticles^†

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