纤维表面ZnO纳米结构的构筑及性能研究

发布时间：2017-08-11 23:21

  本文关键词：纤维表面ZnO纳米结构的构筑及性能研究

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【摘要】：作为一种新型功能半导体材料,ZnO在光学、抗菌和环保等方面有着广阔的应用前景。在柔性基材表面构筑ZnO纳米结构并对其形貌及性能进行调控有望制备出特定功能化的柔性材料,这对材料的功能化改性及应用有着十分重要的意义。本课题利用聚多巴胺的仿生粘附性能,结合水热合成技术在涤纶纤维表面构筑ZnO纳米结构,并对其形貌和性能进行调控研究,主要内容如下：1.聚多巴胺改性对纤维表面生长ZnO纳米结构的影响研究。采用聚多巴胺预处理涤纶织物,然后以硝酸锌和六亚甲基四胺为反应前驱体,在纤维表面构筑ZnO纳米结构。采用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、热重分析仪对所得样品进行形貌、化学组成和热重分析。研究聚多巴胺改性、晶种负载次数、生长液浓度、添加剂等对ZnO纳米结构的形貌、光学透过率及晶型结构的影响。2.聚多巴胺改性纤维表面ZnO纳米结构的生长及调控研究。将聚多巴胺改性的涤纶织物放入水热反应装置中,采用连续水热生长法,通过多次更换新鲜反应液的方法制备具有较大比表面积的ZnO纳米结构。研究反应液的更换次数、织物在反应液中的放置方式与最终生长的纳米结构形貌及晶型结构的关系,探索相关因素对样品光催化性能的影响。3.聚多巴胺改性纤维表面Ag掺杂ZnO纳米结构的构筑及性能研究。在多巴胺预处理后的涤纶纤维表面生长ZnO纳米结构的前驱体反应液中加入硝酸银,构筑Ag掺杂ZnO纳米结构。研究掺杂摩尔比[Ag+]/[Zn2+]对ZnO纳米结构的形貌、晶型结构、元素分布及光催化性能的影响。研究结果表明,聚多巴胺的仿生粘附作用能够有效增强晶种层与纤维表面间的粘附牢度,从而提高ZnO纳米结构在纤维表面的负载均匀性；在聚多巴胺存在的条件下,晶种的负载次数、生长液浓度及添加剂的加入不同程度地影响着纤维上纳米ZnO的生长过程；通过调节基材的放置方式及生长液更换次数,可以制备出具有不同形貌及长径比的纳米结构；Ag掺杂ZnO纳米结构具有更优异的光催化性能,其最佳掺杂量为0.8%。
【关键词】：ZnO 柔性基材 聚多巴胺 仿生粘附 光催化
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304.21;O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-28
• 1.1 ZnO纳米材料研究现状9-20
• 1.1.1 ZnO简介9-10
• 1.1.2 纳米氧化锌的调控10-13
• 1.1.3 水热法制备ZnO纳米材料13
• 1.1.4 氧化锌与柔性基材的结合13-17
• 1.1.5 ZnO的性质及应用17-20
• 1.2 聚多巴胺研究现状20-27
• 1.2.1 多巴胺简介21-22
• 1.2.2 聚多巴胺的形成机理22-23
• 1.2.3 聚多巴胺直接改性无机材料23-24
• 1.2.4 聚多巴胺直接改性有机材料24-25
• 1.2.5 聚多巴胺作为二次反应平台改性基体材料25-27
• 1.3 选题意义及研究内容27-28
• 2 聚多巴胺改性对纤维表面生长ZnO纳米结构的影响研究28-43
• 2.1 实验原料及仪器设备29-30
• 2.2 实验方法30-31
• 2.2.1 聚多巴胺改性涤纶织物30
• 2.2.2 改性纤维表面ZnO晶种的负载30-31
• 2.2.3 改性纤维表面ZnO纳米结构的生长31
• 2.2.4 测试与表征31
• 2.3 结果与讨论31-42
• 2.3.1 聚多巴胺改性对涤纶纤维形貌及性能的影响31-34
• 2.3.2 聚多巴胺改性对ZnO纳米结构形貌的影响34-35
• 2.3.3 晶种负载次数对ZnO纳米结构形貌的影响35-36
• 2.3.4 添加剂PEI对ZnO纳米结构形貌的影响36-38
• 2.3.5 生长液浓度对ZnO纳米结构形貌的影响38-39
• 2.3.6 样品的光学透过率分析39-40
• 2.3.7 样品表面的晶型结构分析40-41
• 2.3.8 样品的热力学稳定性分析41-42
• 2.4 本章小结42-43
• 3 聚多巴胺改性纤维表面ZnO纳米结构的生长及调控研究43-52
• 3.1 实验原料及设备43
• 3.2 实验方法43-45
• 3.2.1 纤维表面ZnO纳米结构的连续性生长43-44
• 3.2.2 测试与表征44-45
• 3.3 结果与讨论45-50
• 3.3.1 垂直状态放置的纤维表面形貌及晶型结构分析45-47
• 3.3.2 水平状态放置的纤维表面形貌及晶型结构分析47-49
• 3.3.3 织物样品对RhB的光催化活性49-50
• 3.4 纤维表面构筑不同ZnO纳米结构的机理50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 纤维表面Ag掺杂ZnO纳米结构的构筑及性能研究52-59
• 4.1 实验原料及设备52-53
• 4.2 实验方法53
• 4.2.1 纤维表面构筑Ag掺杂ZnO纳米结构53
• 4.2.2 测试与表征53
• 4.3 结果与讨论53-58
• 4.3.1 纤维表面形貌53-55
• 4.3.2 纤维表面元素分布55-56
• 4.3.3 纤维表面晶型结构56-57
• 4.3.4 光催化性能考察57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 5 结论与展望59-60
• 5.1 结论59
• 5.2 主要创新点59
• 5.3 展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-71
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录71
• 获奖情况71-72
• 参加项目72-73

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