1、科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展在給人們帶來(lái)極大的物質(zhì)生活利益的同時(shí),也使得人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然界和環(huán)境造成了巨大影響,能源和環(huán)境問(wèn)題成為人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。光催化技術(shù)是重要的化學(xué)過(guò)程，對(duì)于促進(jìn)新能源和環(huán)境技術(shù)的發(fā)展有著重大的意義，如光催化水和空氣提純凈化，光解水產(chǎn)氫，高效低成本的太陽(yáng)能電池。光催化技術(shù)在很大程度上依賴于新型高效的光催化劑的發(fā)展，一維納米結(jié)構(gòu)材料由于其特殊的物理化學(xué)性能而在光催化領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。靜電紡絲是一種構(gòu)筑一維納米材料

2、的簡(jiǎn)單、直接、普適的方法，可以得到形貌結(jié)構(gòu)功能多樣的一維納米纖維。并且可以與其它方法相結(jié)合從晶體生長(zhǎng)、摻雜、構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)方面對(duì)半導(dǎo)體催化劑進(jìn)行改性，提高光催化活性。
　　鉍基半導(dǎo)體由于其具有良好的光催化性能而成為新型光催化材料的研究熱點(diǎn)之一。通過(guò)控制晶體生長(zhǎng)、摻雜負(fù)載、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)等技術(shù)，可以有效提高鉍基半導(dǎo)體材料的光吸收性能或抑制光生電子和空穴的復(fù)合，從而進(jìn)一步提高其光催化性能。鈣鈦礦型金屬氧化物因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)成為另一類(lèi)重要的新型光

3、催化劑。鈦酸鍶(SrTiO3)是一種具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的具有多種用途的半導(dǎo)體材料，作為優(yōu)異的光催化劑由于能在光照下很好地降解有機(jī)污染物和分解水，其在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用在近年來(lái)開(kāi)始備受關(guān)注。在本文中，利用靜電紡絲結(jié)合不同的方法制備了一系列一維納米鉍基半導(dǎo)體和鈣鈦礦型SrTiO3光催化劑，并研究了其光催化性能。主要內(nèi)容如下：
　　(1)采用靜電紡絲技術(shù)與合理熱處理方法相結(jié)合成功制備得到了Bi4Ti3O12多孔納米纖維。這種納米纖維由30–5

4、0nm顆粒組成，直徑為50–100nm，具有高的比表面積和相對(duì)窄的禁帶寬度，與不同形貌和不同方法制備得到的Bi4Ti3O12相比，在可見(jiàn)光降解RhB中都表現(xiàn)出了優(yōu)異的光催化性能，而且Bi4Ti3O12多孔納米纖維還具有良好的循環(huán)使用穩(wěn)定性。主要原因來(lái)自于三方面：Bi4Ti3O12本征層狀結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)和缺陷，多孔納米纖維結(jié)構(gòu)，這些因素都會(huì)促進(jìn)光生電子和空穴的產(chǎn)生和分離，降低載流子的復(fù)合，從而提高光催化活性。
　　(2)利用靜電紡絲

5、與SILAR自組裝方法相結(jié)合成功制備了新穎的Bi4Ti3O12納米纖維/BiOI納米片p-n結(jié)異質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種Bi4Ti3O12/BiOI異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形貌、組成、光學(xué)性能可以通過(guò)SILAR循環(huán)次數(shù)來(lái)調(diào)控，得到的單晶BiOI納米薄片都呈現(xiàn)活性面{001}晶面暴露的特點(diǎn)，這有利于光催化活性的提高。制備得到的Bi4Ti3O12/BiOI的異質(zhì)結(jié)構(gòu)在可見(jiàn)光降解羅丹明B和苯酚中顯示了優(yōu)異的可見(jiàn)光活性，這歸因于BiOI的可見(jiàn)光光敏化和Bi4Ti3O12

6、/BiOI的p-n結(jié)協(xié)同效應(yīng)：BiOI的納米片在可見(jiàn)光區(qū)域的強(qiáng)吸收;Bi4Ti3O12/BiOI p-n結(jié)的存在能通過(guò)其內(nèi)部靜電場(chǎng)作用使光生的電子-空穴對(duì)的復(fù)合率降低。
　　(3)通過(guò)靜電紡絲方法和合理熱處理，首次成功制備了直徑100–200nm Sillenite相的Bi12MO20(M=Ti,Ge,Si)納米纖維。Bi12TiO20、Bi12SiO20和Bi12GeO20納米纖維晶體結(jié)構(gòu)一致，并具有幾乎一致的化學(xué)成分，但禁帶寬

7、度分別為2.94、2.95和3.05eV，且具有不同的光催化性能。利用相應(yīng)的犧牲劑研究結(jié)果表明，活性物種h+和H2O2，特別是H2O2在三種Bi12TiO20、Bi12SiO20和Bi12GeO20光催化降解 RhB中都起到了非常重要的作用。三種材料性能的不同可能因?yàn)樗鼈兙哂胁煌奈⒂^結(jié)構(gòu)、帶隙寬度和電子結(jié)構(gòu)，如不同的價(jià)帶導(dǎo)帶構(gòu)成。
　　(4)采用單針頭靜電紡絲方法和簡(jiǎn)單的一步熱處理成功制備了Cr摻雜SrTiO3多孔納米管，這種多

8、孔納米管直徑約100nm，管壁厚10–20nm，管壁由大量的介孔存在，還有少量的微孔和大孔存在，納米管之間相互交叉堆疊形成的大孔尺寸達(dá)到微米級(jí)，這些一起構(gòu)成了具有多孔型模式組成具有高的比表面積的多孔納米管結(jié)構(gòu)。Cr元素的摻雜量對(duì)可見(jiàn)光光催化活性影響較大，當(dāng)Cr/Sr為4/100時(shí)，具有最高光催化活性。Cr摻雜SrTiO3納米管的優(yōu)異的光催化性能主要原因來(lái)自于幾方面：一維納米管狀結(jié)構(gòu)，高的比表面，多級(jí)多模式的孔結(jié)構(gòu)，Cr元素的摻雜，這些因