DOI: 10.1016/j.ceramint.2022.08.309

在本文中，作者提出了一种使用等离子体预处理制备性能增强的二氧化钛（TiO2）纳米纤维的新方法。该纳米纤维由电纺聚乙烯吡咯烷酮（PVP）基纳米纤维制成，其中异丙醇钛（IV）为前驱体。使用扩散共面表面阻挡放电（DCSBD）对PVP/TTIP纤维进行等离子体处理，然后在500℃、600℃和700℃下热煅烧。使用SEM、BET和XRD表征纳米结构的形态，借助XPS和ATR-FTIR分析化学成分，通过降解亚甲基蓝评估光催化活性，并使用Tauc图由漫反射光谱（DRS）确定带隙。初始等离子体处理使得聚合物基体分解，这导致在随后的热处理/煅烧过程中在较低温度下更快的氧化和结晶相变。结果表明，尽管等离子体预处理纤维具有较高的金红石比例和较低的比表面积，但其光催化性能得以增强。UV-vis DRS测量显示在700℃下具有较低的带隙能量，但在相同温度下未观察到等离子体处理（PT）和未处理（NT）样品之间的差异。

图1.DCSBD系统的横截面

图2.未经等离子体处理、等离子体处理10分钟和等离子体处理30分钟的PVP+TTIP纳米纤维的SEM图像

图3.NT和PT纳米纤维在不同温度下煅烧后表面的SEM图像比较

图4.未经处理（NT）和等离子体处理（PT）TiO2纳米纤维在500℃、600℃和700℃下煅烧后的X射线衍射图

图5.未经处理（NT）和等离子体处理（PT）TTIP/PVP纳米纤维煅烧之前以及在（a）500℃和（b）700℃（c）下煅烧之后的XPS全扫描光谱

图6.未经处理（NT）和等离子体处理（PT）TTIP/PVP纳米纤维煅烧之前以及在500℃和700℃下煅烧之后C1s区域的高分辨率XPS光谱

图7.未经处理（NT）和等离子体处理（PT）TTIP/PVP纳米纤维煅烧之前以及在500℃和700℃下煅烧之后O1s区域的高分辨率XPS光谱

图8.未经处理（NT）和等离子体处理（PT）TTIP/PVP纳米纤维煅烧之前以及在500℃和700℃下煅烧之后Ti2p区域的高分辨率XPS光谱

图9.TTIP/PVP纤维经DCSBD等离子体处理3、5、10和30分钟后的ATR-FTIR光谱

图10.未经处理和等离子体处理TiO2纤维在500℃、600℃和700℃下煅烧的ATR-FTIR光谱

图11.在不同温度下，使用（PT）和未使用（NT）等离子体处理制备的TiO2纤维的光催化效率，证明了a）亚甲基蓝的及时降解和b）符合Langmuir-Hinshelwood模型的脱色

图12.在不同温度下，使用（PT）和未使用（NT）等离子体处理制备的TiO2纤维的Tauc图。每个图均取自在相同条件下制备的3个不同样品的平均值