细菌纤维素模板法制备纳米环境材料及其性能研究
本文选题:细菌纤维素膜 + 催化降解 ; 参考:《南京理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:细菌纤维素膜(BCM)是一种环保可再生的生物材料,其具有很强的机械性能,很好的化学稳定性以及低廉的价格等优点,被广泛应用于催化剂载体、隔膜材料、生物医用材料等领域。本文对细菌纤维素膜基体进行修饰,在细菌纤维素膜上负载无机纳米粒子,使之具有催化降解有害物质的能力,并应用于光催化降解废水和质子交换膜防腐领域。利用细菌纤维素膜表面羟基作用力为软化学模板,制备出具有优异形貌的CdS/TiO2/BCM复合催化剂。结合细菌纤维素膜的结构特征,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等测试表征,建立了复合催化剂制备过程中的分子扩散模型,初步阐明了Ti02纳米粒子在细菌纤维素膜上的生长机理。通过掺杂CdS纳米粒子,使催化剂能够在可见光激发下快速响应。甲基橙,亚甲基蓝,罗丹明B三种染料的光催化降解实验显示了水热法制备的催化剂具有优异的光催化降解性能,且循环使用效果良好,具有很高的工业应用价值。燃料电池用的质子交换膜在满足质子导通性能的同时还必须兼具很强的耐久性能。然而在电池运行中产生H202杂质并分解成羟基自由基(·OH)和氢过氧自由基(·OOH),对以细菌纤维素膜为基体的质子交换膜有很大的破坏作用,降低了膜的使用寿命。本文通过在细菌纤维素膜表面植入Ce02纳米粒子对膜基体进行修饰,实现电池运行过程中Ce02纳米粒子催化剂对产生的自由基快速降解,提高质子交换膜的抗化学衰减性能。另外,通过对Ce02掺杂Pt纳米粒子,提高了催化剂的催化活性。催化剂性能测试表明:Ce02纳米粒子能够快速催化降解H2O2杂质,且负载的Pt纳米粒子使得催化降解效率大大提高。
[Abstract]:Bacterial cellulose membrane (BCM) is a kind of environmentally friendly and renewable biomaterial, which has many advantages such as strong mechanical properties, good chemical stability and low price. It is widely used as catalyst carrier and diaphragm material. Biomedical materials and other fields. In this paper, the substrate of bacterial cellulose membrane was modified, and inorganic nanoparticles were loaded on bacterial cellulose membrane to make it have the ability of catalyzing the degradation of harmful substances, and applied in the field of photocatalytic degradation of wastewater and proton exchange membrane anticorrosion. CdS/TiO2/BCM composite catalysts with excellent morphology were prepared by using hydroxyl force on the surface of bacterial cellulose membrane as a soft chemical template. Based on the structural characteristics of bacterial cellulose membrane, a molecular diffusion model for the preparation of composite catalyst was established by means of scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRDX), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The growth mechanism of Ti02 nanoparticles on bacterial cellulose film was preliminarily explained. By doping CdS nanoparticles, the catalyst can respond rapidly under visible light excitation. The photocatalytic degradation experiments of methyl orange, methylene blue and rhodamine B show that the catalysts prepared by hydrothermal method have excellent photocatalytic degradation performance and good recycling effect. The proton exchange membrane used in fuel cell must have strong durability as well as proton conductivity. However, the production of H202 impurities and their decomposition into hydroxyl radical (OHH) and hydrogen peroxy radical (OOH) during the operation of the battery have great damage to the proton exchange membrane based on bacterial cellulose membrane and reduce the service life of the membrane. In this paper, Ce02 nanoparticles were implanted on the surface of bacterial cellulose membrane to modify the membrane substrate to achieve the rapid degradation of free radicals produced by Ce02 nanoparticles catalyst during the operation of the battery, and to improve the anti-chemical decay performance of the proton exchange membrane. In addition, the catalytic activity of the catalyst was improved by doping Pt nanoparticles with Ce02. The catalytic performance test showed that the H2O2 impurity could be rapidly degraded by the w / ce _ (02) nanoparticles, and the catalytic degradation efficiency was greatly improved by supported Pt nanoparticles.
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1
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,本文编号:1853709
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