西安理工大學湯玉斐Ceram. Int.：一步合成刺狀BaTiO3-TiO2復合納米纖維以提高其壓電

DOI:10.1016/j.ceramint.2020.11.017

能夠有效利用水流機械能的壓電光催化材料已成為水污染物處理領域的研究重點之一。在此，通過同軸靜電紡絲法一步制備了獨特的刺狀BaTiO3-TiO2復合納米纖維。當殼核溶液的前進速度比為2:1時，表面TiO2納米棒與核BaTiO3納米纖維呈一定角度。TiO2納米棒與納米纖維緊密結合，纖維表面的刺狀突起對水流很敏感。BaTiO3-TiO2復合納米纖維具有出色的光催化性能和可循環使用性，其帶隙值為3.12eV。在微水流的振動作用下，BaTiO3-TiO2復合納米纖維的光催化降解率為99.8％，而在無振動時，其降解率僅為56.1％。清除劑研究結果表明，超氧自由基和羥基自由基是提高樣品光降解活性的主要因素。五個循環后，降解率仍達到98.6％。所制備的刺狀BaTiO3-TiO2復合納米纖維可有效利用微小的水振動能量，在水處理領域具有廣闊的應用前景。最重要的是，合成獨特刺狀結構的方法具有通用性。

圖1.同軸靜電紡絲制備的刺狀BaTiO3-TiO2復合納米纖維的SEM圖像，殼和核溶液的前進速度比不同（a）1:1（BaTiO3-TiO2-1），（b）1.3:1（BaTiO3-TiO2-1.3）和（c）2:1（BaTiO3-TiO2-2）（右上角的插圖分別是相應的直徑分布圖）

圖2.（a）BaTiO3-TiO2-2復合纖維的EDX元素映射，（b）Ti元素，（c）Ba元素，（d）O元素，（e）C元素和（f）元素分析。

圖3.（a）BaTiO3/TiO2-2復合纖維的TEM圖像，（b）HRTEM圖像。

圖4.同軸靜電紡絲制備的刺狀BaTiO3-TiO2復合纖維的機理圖。

圖5.（a）樣品的光吸收曲線（插圖為相應的Tauc曲線），（b）樣品的光致發光結果。

圖6.（a）BaTiO3-TiO2-2復合納米纖維在微水流振動和無振動下對RhB的吸附和光催化降解曲線（圖顯示了在微水流振動下降解過程中污染物的顏色變化），（b）相應的反應速率動力學曲線，（c）清除劑研究結果，（d）BaTiO3-TiO2-2復合納米纖維在微水流振動下的循環穩定性。

圖7.微水流振動下具有刺狀結構的復合納米纖維的受力狀態比較（插圖i為BaTiO3-TiO2復合納米纖維中電子-空穴對的分離和轉移）。