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《西北师范大学》 2010年
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共轭高分子/ZnO纳米复合材料的制备及其光催化性能

张小红  
【摘要】: 有机共轭高分子具有类似于无机半导体的能带结构,因此利用共轭高分子修饰可以拓展宽带隙半导体的光吸收范围,从而改善半导体的光-电转化以及光催化性能。为此,本研究室通过对原位聚合法的改进提出了原位聚合-热转化两步法,利用该法制备出了几种新型的、具有共轭结构的高分子(CPF、CPFD和CPFA)与ZnO的复合材料,借助各种分析手段研究了复合材料的热稳定性、形貌、尺寸、结构及吸光特性;并以亚甲基蓝(MB)溶液的脱色降解研究了该材料在自然光条件下的光催化性能。 本论文主要包括以下三个方面的研究工作: 1.通过高分子单体(糠醇F、糠醛FD和糠胺FA)在ZnO纳米微粒表面原位聚合,经适当的热活化处理,成功地合成了两相间以强相互作用力结合在一起的CPF/ZnO、CPFD/ZnO和CPFA/ZnO纳米复合材料。 2.运用TG-DTA、TEM、XRD、XPS、IR和UV-Vis等技术对纳米复合微粒进行了结构表征。结果表明:纳米ZnO的引入降低了高分子的的热稳定性;通过适当温度的热处理可以促使前驱体中的高分子向具有大共轭结构的高分子的转变;将具有极性基团和大共轭结构的高分子与ZnO复合可以极大地拓宽ZnO的光谱响应范围,使其能吸收紫外-可见区的全程光波,并且复合材料中的ZnO与高分子以强的化学键结合在一起。 3.对于以上几种纳米复合材料进行了合成方法、热处理条件和催化活性的研究。实验发现:合成方法、热处理条件对它们的催化性能有很大的影响,且通过合成路线、热处理条件的优选,不仅可以使高分子与ZnO之间形成强相互作用,同时还可以使纳米复合微粒获得最佳的催化活性。在最佳条件下所制得的该类催化材料在自然光下就能够使染料分子在5~15 min,甚至更短的时间内,彻底脱色,且具有良好的稳定性和重复使用性。利用UV-Vis技术对MB在复合催化剂上的降解程度进行了研究,该类复合催化剂均为深度矿化型催化剂,能使染料分子的结构在极短的时间内大部分被破坏,且具有催化活性高、稳定性好、无能耗、易分离、不会造成二次污染等特点。
【学位授予单位】:西北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

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