氧化钛纳米纤维可具有各种应用 例如催化剂和过滤器

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导读 氧化钛(TiO 2)纳米纤维可具有各种应用,例如催化剂和过滤器。当TiO 2被紫外光激发时,它会降解有机物质。因此,例如,可以将TiO 2应用于

氧化钛(TiO 2)纳米纤维可具有各种应用,例如催化剂和过滤器。当TiO 2被紫外光激发时,它会降解有机物质。因此,例如,可以将TiO 2应用于过滤废水以便再利用。

巴西由航空技术研究所等离子体和过程实验室(LPP-ITA)和巴西大学科学技术研究所(ICT-UB)的研究人员Rodrigo Savio Pessoa和Bruno Manzolli Rodrigues开发了一种制造这些纤维的新方法。 ,作为圣保罗研究基金会-FAPESP支持的项目的一部分。有关该主题的文章发表在今日材料:会议论文集中。

“我们使用的技术称为原子层沉积。它促进材料逐层生长,甚至逐个分子地生长,”Pessoa说。

在该研究中,TiO 2沉积在PBAT(聚(己二酸丁二醇酯 - 共聚对苯二甲酸酯))的纳米纤维上,这是一种自然界中快速降解的生物聚合物,不像PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),其几十年来保持完整。

第一步是生产PBAT纳米纤维膜,这是通过静电纺丝完成的,这种技术类似于用于制造棉花糖的技术,但涉及静电程序。

Pessoa说:“PBAT溶液采用静电纺丝法生产只有几百纳米厚的超薄纳米纤维。这些纤维构成了用作基材的薄片。”

下一步是用TiO 2涂覆每根纤维。“原子层沉积使用由气体或液体产生的感兴趣材料的前体,这些前体通过低压快速蒸发。在这种情况下,我们使用四氯化钛(TiCl 4)和水(H 2 O)作为前体。这是在真空室加热到100°C和150°C,“他解释道。

TiCl 4以0.25秒的连续脉冲释放。当在真空中释放时,TiCl 4快速蒸发并与纤维表面反应,与材料中存在的羟基(OH-)和氧自由基(O 2 -)结合。

因为TiCl4本身不反应,所以初始脉冲仅填充一层,然后用蒸汽氧化。与氯结合的氢和与钛结合的氧,形成第一单层TiO 2。

重复该过程约1,000次,逐层构建TiO 2结构。为了除去PBAT底物并释放TiO 2纳米管,将材料以受控方式加热至900℃。结果是一片TiO 2纳米管,厚度约为100纳米。

“沉积技术基于表面反应,因此产生均匀的涂层,逐个覆盖纤维。它相对简单,但需要自动化,以便严格控制材料的数量和分散时间,”Pessoa说。

作为过滤材料,TiO 2纳米管片结合了阻挡大于特定尺寸的颗粒的机械优点和产生自由基的生化优点,所述自由基在用UV光照射时容易降解有机物质。由于片材由纳米纤维制成,因此它具有大的表面积,这显着提高了反应速率。

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