棉纤维基纳米复合材料的制备及光催化性能研究

发布时间：2017-04-23 01:10

  本文关键词：棉纤维基纳米复合材料的制备及光催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米材料由于其结构的特殊性往往表现出一般材料所不具备的一些殊特性质,可以应用到各种领域。目前制备纳米材料的方法丰富多样,其中静电纺丝是一种简便有效的制备一维纳米材料的方法。现有可纺的合成聚合物已多达一百多种,但多数合成高分子材料难自然降解,对环境污染严重。而天然棉纤维素作为一种来源丰富、廉价易得、可再生、可自然生物降解的天然高分子材料,也可通过静电纺丝技术制备成棉纳米纤维。通过化学或物理的方法可在棉纳米纤维表面负载上无机纳米材料,从而得到优于单一材料性能的复合纳米材料。本论文的主要工作及取得的成果如下:1、棉纤维/Zn O/Cd S纳米复合材料的制备及其光催化性能研究首先,通过静电纺丝技术制备直径在100~200nm之间、具有大的比表面积、表面存在丰富的羟基、易于改性的纳米棉纤维。然后,结合水热法在棉纳米纤维表面负载上Zn O纳米棒。由于Zn O的禁带宽度较宽,只在紫外光区域具有光响应性,为了拓展其光响应区间至可见光范围,利用共沉淀法在其表面沉积上Cd S纳米颗粒,得到棉纤维/Zn O/Cd S纳米复合材料。利用SEM、TEM、XRD及UV等测试手段表征分析复合材料的微观形貌、结构及性能,并进行了光催化实验。结果表明:棉纤维/Zn O/Cd S纳米复合材料在可见光下180min对罗丹明B的降解率可超过70%。2、棉纤维/In_2S_3纳米复合材料的制备及其生长机理研究以棉纳米纤维为基底材料,利用水热法在其表面成功负载了厚度在10~15nm之间的超薄卷曲In_2S_3纳米片。In_2S_3超薄卷曲纳米片相互连接形成多孔结构,有效地增加了棉纤维/In_2S_3纳米复合材料的比表面积。XRD、TEM及XPS表征分析确定该纳米复合材料结构为四方晶系。此外,为了探究In_2S_3超薄卷曲纳米片的形成过程,分别研究了在反应过程中还原性谷胱甘肽(GSH)、尿素的加入量和反应时间对In_2S_3产物形貌及形成过程的影响。通过借助SEM观察各条件下样品微观形貌的变化,对棉纤维/In_2S_3纳米复合材料的可能形成过程进行合理推断。结果表明当GSH和尿素的浓度为12.5m M,In(NO3)3?x H2O的浓度为6.25m M,180℃下反应10h可以得到形貌良好、结构均匀的CCNFs/In_2S_3纳米复合材料。3、棉纤维/In_2S_3/Ag-Cd S纳米复合材料的制备及其光催化性能研究采用紫外还原法在棉纤维/In_2S_3表面负载Ag纳米颗粒,然后再利用循环离子吸附法负载上一定量的Cd S纳米粒子,最后制备出棉纤维/In_2S_3/Ag-Cd S纳米复合材料。该材料进一步优化了棉纤维/In_2S_3纳米复合材料在可见光催化方面的催化效率。Ag和Cd S纳米粒子稳定分散负载于In_2S_3纳米片上,有效地提高了其对可见光的吸收能力。以罗丹明B为污染指示剂对棉纤维/In_2S_3、棉纤维/In_2S_3/Ag和棉纤维/In_2S_3/Ag-Cd S纳米复合材料在可见光激发下的光催化性能及其循环稳定性进行了测试研究。结果表明,棉纤维/In_2S_3/Ag-Cd S纳米复合材料在可见光下,40min对罗丹明B的降解率可达95%,并且具有稳定的循环使用性。
【关键词】：静电纺丝 棉纳米纤维 纳米复合材料 光催化
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-33
• 1.1 纳米材料和一维纳米材料10-11
• 1.2 天然高分子纤维素基纳米复合材料11-16
• 1.2.1 纳米复合材料简介11
• 1.2.2 天然高分子纤维素简介11-13
• 1.2.3 天然高分子纤维素基纳米复合材料简介13-16
• 1.3 静电纺丝技术制备纳米复合材料研究现状16-24
• 1.3.1 静电纺丝技术的展历程17-18
• 1.3.2 静电纺丝装置，原理及影响因素18-20
• 1.3.3 静电纺丝技术制备的纳米复合材料的应用20-24
• 1.4 本文选题的目的、意义及主要研究内容24-26
• 1.4.1 本文选题的主要目的和意义24
• 1.4.2 本文的主要研究内容24-26
• 参考文献26-33
• 第二章 棉纳米纤维/Zn O/CdS的制备及其光催化研究33-48
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-36
• 2.2.1 实验试剂和实验仪器34-35
• 2.2.2 CCNFs的制备35
• 2.2.3 CCNFs/ZnO/CdS的制备35
• 2.2.4 光催化测试35
• 2.2.5 表征35-36
• 2.3 结果与讨论36-43
• 2.3.1 CCNFs/ZnO/CdS的FE-SEM、EDS、XRD、TEM、IR和UV分析36-41
• 2.3.2 CCNFs/ZnO/CdS光催化性能的研究41-43
• 2.4 本章小结43-45
• 参考文献45-48
• 第三章 棉纳米纤维/In_2S_3的制备及其生长过程的探究48-59
• 3.1 引言48
• 3.2 实验部分48-50
• 3.2.1 实验试剂48-49
• 3.2.2 实验仪器49
• 3.2.3 CCNFs/In_2S_3的制备49
• 3.2.4 表征49-50
• 3.3 结果与讨论50-55
• 3.3.1 CCNFs/In_2S_3的形貌结构分析50-52
• 3.3.2 还原型谷胱甘肽(GSH)的用量对产物形貌的影响52-53
• 3.3.3 尿素浓度对产物形貌的影响53-54
• 3.3.4 水热时间对产物形貌的影响54-55
• 3.3.5 CCNFs/In_2S_3可能形成过程的推断55
• 3.4 本章小结55-57
• 参考文献57-59
• 第四章 棉纳米纤维/In_2S_3/Ag-CdS的制备及其光催化研究59-75
• 4.1 引言59-60
• 4.2 实验部分60-61
• 4.2.1 实验试剂60
• 4.2.2 实验仪器60
• 4.2.3 CCNFs/In_2S_3/Ag的制备60
• 4.2.4 CCNFs/In_2S_3/Ag-CdS的制备60-61
• 4.2.5 CCNFs/In_2S_3、CCNFs/In_2S_3/Ag和CCNFs/In_2S_3/Ag-CdS的光催化性能研究61
• 4.3 结果与讨论61-70
• 4.3.1 CCNFs/In_2S_3、CCNFs/In_2S_3/Ag和CCNFs/In_2S_3/Ag-CdS的FE-SEM、EDS、XRD、TEM、IR和UV分析61-66
• 4.3.2 CCNFs/In_2S_3、不同Ag含量的CCNFs/In_2S_3/Ag及CCNFs/In_2S_3/Ag-CdS光催化性能的研究66-68
• 4.3.3 CCNFs/In_2S_3/Ag-CdS光催化机理的研究68-70
• 4.4 本章小结70-72
• 参考文献72-75
• 第五章 结论与展望75-77
• 5.1 结论75-76
• 5.2 存在的问题及展望76-77
• 致谢77-78
• 硕士期间完成的论文78

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