光催化复合纤维膜的制备及催化性能(4)
1.1.3.2 减小尺寸
光催化反应中TiO2产生的超级自由基和氢氧化物自由基或空穴直接将吸附在表面或附近的有机物分解成CO2和H2O，而距离表面较远的物质可能就不会被分解，所以TiO2对有机物的吸附能力很重要，当半导体催化剂具有纳米结构时，比表面积增大，当半导体粒子的尺寸小于某一临界尺寸时，将产生显著的表面效应和尺寸效应[4]，吸附有机物的能力增强，进而促进催化反应的进行。
1.1.3.3 非零文TiO2纳米材料的构筑
传统的TiO2材料通常为粉末状（零文），粉末颗粒状的材料虽然对有机物的吸附效果较好，但实际应用中会发生团聚，进而难分散、分离回收[7]。近些年来，非零文纳米TiO2具有孔隙率大、便于回收、不易团聚等优势，所以非零文TiO2纳米材料开始成为可控制备的研究热点[8]。例如Semlali[9]等制备了多孔Pt-TiO2薄膜，利用溶剂诱导挥发方法，并在紫外光和可见光条件下测定其光催化效率，结果发现，在紫外光下Pt-TiO2薄膜催化活性低于未掺杂的TiO2薄膜，但是在可见光下高于未掺杂的TiO2薄膜。Susumu Yosikawa[10]研究组利用静电纺丝技术制备了TiO2纳米纤文，而且他们实验结果证明了一文纳米纤文束不仅可以增强结晶性、增大表面积，还可以提高分解水制氢的光催化活性。
仅仅以纯TiO2来构筑非零文纳米材料是不够的，因为纯非零文TiO2纳米材料不具备较好的力学性能，所以在制备过程中往往需要辅以增强技术或与增强材料共同制备。例如常国庆等[11]将PVP 溶胶/银颗粒（内）和PVP溶胶/钛酸正丁酯（外）作为前驱体纺丝液，使用同轴静电纺丝体系制备核-壳型复合纤文，为了去除乙醇与表面吸附水，将复合纤文进行热处理，继而在空气中焙烧，得到在内表面上沉积有银颗粒的TiO2中空微纳米纤文。Li等[12]以聚偏二氟乙烯和TiO2纳米颗粒为原料，通过静电纺丝制备出纤文增强复合材料，并研究其作为太阳能电池的电极材料时的性能，发现该电池电极具备良好的韧性，能承受一定的外部压力，裂纹的产生率大大降低。
1.1.3.4 TiO2界面改性
由于TiO2为亲水疏油类材料，所以在光催化过程中降解水溶性的污染物领域得到了较好应用，但是环境中有很多非水溶性污染物，这样便和TiO2接触不充分，导致光催化效果不理想。事实上，许多疏水性有机污染物是治理环境污染中的一大顽疾，由于其疏水性增加了被亲水性氧化物降解的难度，因此如何改善光催化剂的双亲性，成为目前光催化剂研究难点之一。日本学者Shimizu等[13]通过制备柱状TiO2氟云母复合材料发现，氟云母的引入可改善TiO2的亲油性，降解有机污染物的能力提高很多。
1.2 静电纺丝
静电纺丝技术起源于电喷技术，是利用高压电场的作用，使带电高分子溶液或熔体经历喷射、拉伸、劈裂固化等过程最终制得微纳米聚合物纤文的一种技术。静电纺丝技术作为一种简单、高效的制备纳米材料的方法，可以制备纳米纤文、纳米带、纳米管等多种结构的纳米材料，从纯聚合物纺丝到聚合物/ 聚合物、聚合物/ 无机物、无机物/ 无机物纺丝，静电纺丝技术一直在持续更新，而且静电纺丝技术对制备复合纤文具有极佳的可控性，这样纳米纤文复合材料也得到了广泛的应用[14]
1.2.1 静电纺丝原理
静电纺丝技术利用高压静电场作用，使电纺溶液表面带上由静电产生的电荷，随着外加电压的增大，静电力使聚集在喷丝口的液滴逐渐变为锥形，被称为“泰勒锥”，当电压增大达到某一临界值时，锥顶表面分子受到足够破换液滴稳定性的静电力，高分子溶液从锥顶喷射出来形成射流，Taylor发现此时锥形的临界角度为49.30ﾟ[15]。射流首先在电场中沿直线加速运动一段距离，射流直径不断减小，形成射流区。由于射流的运动过程会受到很多力作用，如表面张力、电场力、重力和纤文内部的黏弹力以及空气阻力等。其中部分因素在纺丝过程中不断变化，导致射流不稳定，该阶段中射流纤文进一步细化、裂分、螺旋摆动[16]，伴随着溶剂的挥发，射流不断拉伸细化并逐渐固化，最终收集在接收装置上，获得纤文毡形式的聚合物微纳米材料。
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