活性炭纤维基Fe-N-TiO2复合材料的制备及表征

为解决纳米TiO2在光催化处理纺织印染废水中可见光利用率低、粉体难回收的问题,采用溶胶-凝胶法制备Fe-N-TiO2可见光催化剂;以黏胶基活性碳纤维(ACF)毡为负载基体,用浸渍负载法制备Fe-N-TiO2负载活性炭纤维光催化复合材料(Fe-N-TiO2/ACF).利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)、X-射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)表征Fe-N-TiO2/ACF的晶相组织和纤维结构;以弱酸性红RN染液为目标降解物,测试材料的光催化性能.结果表明,在硝酸铁、尿素、钛酸丁酯的质量摩尔比为1.25∶ 400∶100,煅烧温度为400℃时,所制复合材料中Fe-N-TiO2晶粒均为锐钛矿相,平均粒径17.1nm,且均匀分布在ACF表面,其吸收边带红移至528 nm,禁带宽度减小到2.35 eV.在300W金卤灯照射下,光催化反应180 min,0.12 g Fe-N-TiO2/ACF复合材料对100 mL质量浓度为5 mg/L弱酸性红RN染液的降解率达98.7％,远高于单一光催化剂的降解率.