作者：郑晓蒙
笔者以Zn( CH3C00)2.2H20和AgN03为原料，PVP为载体，采用静电纺丝技术和高温煅烧相结合制备Zn0和Ag/Zn0复合纳米材料，用亚甲基蓝作为模型降解物，对其进行了光催化性能研究。
1实验部分
1.1 仪器和试剂
高温箱式电阻炉，合肥科晶材料技术有限公司生产；高压直流电源，天津市东文高压电源厂生产；LSP01-2A注射泵，保定兰格恒流泵有限公司生产；UV-2550紫外可见分光光度计，日本岛津生产；AVATAR330 FT-IR，美国Thermo Nicolet生产；SDTQ600同步热分析仪，美国AT公司生产；扫描电子显微镜SEM( Tescan)；X-ray衍射仪，Cu Ka radia-tion，Siemens，D5000，德国生产。
PVP、无水乙醇、乙酸锌和硝酸银购于国药集团化学试剂有限公司；实验用水为实验自制去离子水。
1.2实验步骤
1.2.1 纺丝前驱体溶液的制备
称取1. 400 g PVP加入到20 mL无水乙醇中，磁力搅拌使其充分溶解。称取0. 532 0 g二水合乙酸锌和一定量的硝酸银(其中银与锌的摩尔比为0、2%、4%、6%)溶于1.00 mL的去离子水中，然后将该溶液加入到PVP溶液中，避光搅拌得到混合均匀的PVP/Zn( CH3COO)2/AgNO3前驱体溶液。
1.2.2 Ag/Zn0复合纳米纤维的制备
将制得的前驱体纺丝溶液装入体积为5 mL的注射器中，置于100 kV/m电场强度下进行电纺，将PVP/Zn( CH3COO) 2/AgN03复合纳米纤维无规地收集在铝箔纸上，形成纳米纤维膜。将获得的薄膜取下，60CC真空干燥12 h后置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率，在600℃下煅烧3h，即可到分布均匀的Ag掺杂质量分数为0、2%、4%、6%的Zn0纳米纤维。
1.2.3 光催化实验
取200 mL质量浓度为25. 00 mg/L亚甲基蓝溶液于500 mL的锥形瓶中，加入0.025 0 g所制备纳米复合材料，调节溶液pH至9，避光搅拌30 min，使其达到吸附一脱附平衡。然后置于155 W的紫外灯下进行光催化降解实验，每隔一定时间取样，离心分离，用紫外可见光分光光度计测定亚甲基蓝在最大吸收波长处的吸光度，计算出其降解率。
2结果与讨论
2.1 TG分析
PVP/Zn( CH3COO) 2/AgN03复合纳米纤维的TG曲线如图1所示。由图1可知，150℃之前的失重主要是纤维中结晶水和残留溶剂的逸出所致，250~ 350C范围内的失重是由于前躯体中PVP侧链、硝酸盐及醋酸盐分解的缘故；350~ 460GC范围内的失重主要是由PVP主链的分解造成的，同时可以看到，500℃以后曲线逐渐趋于水平，说明复合纤维中的易挥发物质（如无水乙醇、H20和CO2等）被基本完全除去，剩下的物质为纯Ag/Zn0。
2.2 FTIR分析
2% PVP/Zn(CH3COO) 2/AgNO3复合纳米纤维煅烧前后的红外光谱图如图2所示。由图2中谱线1可以看出，位于3 439. 81、2 931. 67、1 671. 30、1 429. 63 cm-1和1 285. 19 cm-1等处出现了较强的吸收峰，这主要是由PVP/Zn( CH3COO)2/AgNO3复合纳米纤维的-OH、C-H、-C=O、C-N和C-C等键的振动引起的。当复合纳米材料经过600℃煅烧之后（如图2中谱线2），由于PVP及乙酸锌、硝酸银等基本分解完全，之前的这些振动吸收峰减弱甚至消失，而在500 cm-1附近出现了1个新的很强的Zn0的振动峰，未发现与Ag相关的振动吸收峰，表明经600℃煅烧后形成了Zn0晶体结构，且Ag与Zn0没有形成新的化学键。
2.3纤维形貌分析
PVP/Zn( CH3COO) 2/AgN03复合纳米纤维及其600。C煅烧后的SEM图如图3所示。从图3(a)可以看出，PVP/Zn( CH3COO)2/AgNO3复合纳米纤维表明光滑，细长而连续，粗细均匀，平均直径约为250~300 nm。经600℃高温煅烧后[如图3(b)所示]，由于PVP主链及无机盐的分解，纤维直径逐渐变细且表面变得更加粗糙，但仍保持良好的纤维状形貌且彼此分离。
2.4 XRD分析不同Ag质量分数的Ag/Zn0复合纳米纤维的XRD图如图4所示。由图4中谱线1可知，20分别为31.6、34.4、36.2、47.7、56. 70和62.8。处出现6个明显的衍射峰，分别归属于纤锌矿结构Zn0的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)6个晶面的衍射峰。这些衍射峰的强度较高，峰形尖锐，没有其他杂峰出现，表明制备出来的产物为纯净的、结晶完整的六方晶系纤矿结构的Zn0。图4中谱线2、谱线3与谱线l相比较，纤锌矿结构Zn0的特征峰的分布大致上是一样，但是在2θ为38.1、44.3、64.4。处出现了3个明显的衍射峰，他们分别归属于面心立方相金属银的(111)、(200)、(220)的晶面衍射峰，且随着Ag掺杂量的提高其特征峰的峰末端也越来尖细，但特征峰的形貌特征和位置分布没有发生变化，同时也没有出现新的特征峰，这说明600℃煅烧制得的不同Ag质量分数的Ag/Zn0结构没有发生大的变化。
2.5光催降解实验
不同银质量分数的Ag/Zn0复合纳米材料对亚甲基蓝的光催化降解曲线如图5所示。由图5的曲线1可知，在无催化剂只有紫外等照射下，亚甲基蓝比较稳定；2% Ag/Zn0复合纳米纤维在自然光和紫外光照射4h后，对亚甲基蓝的溶液的降解率分别为32. 7%和95. 3%（如图5中曲线2、曲线3所示），这表明Ag/Zn0对太阳光的吸收利用率低于对紫外线的吸收利用率，因此，在光催化降解亚甲基蓝实验中，紫外灯照射和光催化剂都是不可缺少的。由图5中曲线3—曲线6可知，在紫外光照射下反应4h后，纯Zn0纳米纤维的降解率仅为59.9 010，
而含银质量分数为2%、4%、6010的Ag/Zn0复合纳米材料的降解率均在95%以上，且随着Ag质量分数的增加，其对亚甲基蓝的降解率也呈递增趋势，光催化的速率也有所增加，主要是由于银掺杂后使部分Zn0晶体表面出现缺陷，在一定程度上提高了Ag/Zn0复合纳米纤维的表面吸附能力；另外，Ag作为电子陷阱能有效地捕获光电子，提高Zn0对光生电子一空穴对的分离效率，从而改善Zn0的光催化性能。
3结论
以Zri(CH3COO)2·2H20和AgN03为原料，PVP为模板，通过电纺技术和高温煅烧相结合，成功制备了具有面心立方结构的Ag和纤锌矿结构的Zn0组成的Ag/Zn0复合纳米材料。相对于纯Zn0纳米材料的光催化活性而言，Ag掺杂后Zn0对亚甲基蓝的光催化活性得到了大幅度提高，降解率均在95%以上，且光催化活性与催化速率随着Ag质量分数的增加而逐渐提高。
4 摘要：采用静电纺丝技术制备了PVP/Zn( CH3 COO)2 .PVP/Zn( CH3 C00) 2/AgN03复合纳米纤维，经煅烧后分别得到Zn0纳米纤维和Ag/Zn0复合纳米纤维。利用SEM.TG、FTIR.XRD对煅烧前后的纤维形貌和结构进行表征。用紫外灯作为光源，以亚甲基蓝为目标降解物，考察了Zn0和Ag/Zn0复合纳米纤维的光催化活性。结果表明：银的掺入能有效地提高Zn0对亚甲基蓝的光催化降解性能，且降解性能随着Ag质量分数的增加而逐渐提高。
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