上转换材料@碳纤维的制备及其光降解性能研究(4)
1.2 上转换材料概述
上转换发光又称反斯托克斯发光（Anti-Stokes），根据斯托克斯定律，材料只能通过高能量的光激发才能发射出低能量的光。研究发现，而一些材料能够吸收低能量光发出高能量的光。这些材料称为上转换发光材料，这种现象叫做上转换发光。
上转换材料是指有上转换发光性能的稀土离子掺杂化合物，常见的有：氟化物，氧化物，硫化物，卤化物等，常见的上转换材料有：Er，Yb，等。
1.2.1 上转换过程
上转换过程可以分为三类：激发态吸收(ESA)，能量传递转换（ETU）和光子雪崩（PA）。
1．激发态吸收（ESA）是指同一离子通过吸收多个连续的光子，从基态激发到激发态的过程。可以实现入射较低频率的光子，发射较高频率激光，实现上转换发光。
2．能量传递上转换（ETU）是指两个离子能量相近，则可以发生离子耦合，其中一个离子能把自身的能量传递给另外一个离子，使得受到更多能量的离子被激发，跃迁到更高的价带之中，产生上转换发光机制。
3．光子雪崩（PA）将上述两种过程结合的过程。在激发态，离子吸收多个连续光子能量，在亚基态又有离子间的能量传递上转换，多导致中间亚态的布居数增加，达到光子雪崩上转换。
1.3 活性碳纤维（ACF）的应用
活性碳纤维（ACF）是一种经过分子活化的碳纤维，活性碳纤维分子结构成纤维状，与传统的活性碳比较，传统的活性碳是以粉末状，块状为主的形态，与之相比，活性碳纤维具有更大的比表面积，在活性碳纤维的表面，分布着根状微孔（micro pore），能够吸附物质进入微孔，比较传统的活性碳，活性碳纤维有更好的吸附能力。活性碳纤维其纤维直径大约在10nm~13nm之间、外表面积大、微孔丰富且分布窄、易于与吸附质接触、扩散阻力小，有利于吸附分离。
活性碳纤维的应用广泛，在医疗，军工，环保，航空，石油，化工等都有涉及，活性碳纤维有几大优点：
1，活性碳纤维（ACF）是一种常用的吸附剂，是微孔碳，含有许多不规则结构，具有极大的表面积，有很强的吸附性。活性碳纤维体积密度小，可吸附粘度大的液态物质，而且滤阻小，且动力损耗小。
2，有良好的耐热性 ，有耐酸碱耐腐蚀性。活性碳纤维，自身由85-95%碳含量，自身燃点在400摄氏度以上。
3，活性碳纤维能够固定光催化剂的复合材料，负载TiO2，能实现了光催化与吸附双重作用， 同时也解决了催化剂难回收的问题，活性炭纤维可以进行再生回收，循环利用。目前国内汝胜[21-24]，白志鹏[25-26]，石建稳[27-28]等人也做了相关的研究。
1.4 本课题的研究目的与主要内容
TiO2拥有能耗低，反应条件温和等优势，但与此同时单一的 TiO2在反应中还存在光子利用率低，光吸收范围较窄等缺陷，且其吸收光源不能吸收可见光区，对于太阳光的利用率低等因素，使的TiO2在光催化领域的应用受到了限制。本文研究的目的是优化 TiO2的光催化性能。利用上转换材料将可见光转换为紫外光的性能，提高 TiO2 的光催化性能。同时，通过搭载ACF固定光催化剂和相关上转换材料，实现对已制备的材料实现回收，重复利用，经济环保的功能呢，同时，活性炭纤维也能吸附有机污染物，本课题探究制作的ACF复合材料，对其降解性能，包括：材料种类，有机污染物初始浓度，光照强度，以及循环再收等因素，探究其催化效率，适宜的降解条件，回收率等温度，进行深入的研究。
1、采用溶胶-凝胶法[29-31] (sol-gol)制备上转换材料，并对所制得的上转换材料进行相关表征，分析与结果讨论。