聚酰亚胺光催化材料的设计、制备及性能研究

发布时间：2019-03-26 09:55

【摘要】：21世纪以来,随着人类科技文明的不断进步,伴随着的各种环境污染、能源稀缺问题不断加剧。治理各种污染,寻找新能源以缓解地球的压力迫在眉睫。光催化技术以其成本价格低,对环境污染小等各种优点成为目前解决环境问题和能源危机的炙手可热的研究项目。在未来,通过光催化作用分解水制氢来提供可再生能源和清洁氢能源具有巨大的潜力。到目前为止,已经有超过一百种材料被证明是具有光催化活性的。这些半导体材料光催化剂中,虽然具有价格成本低廉,催化活性好等特点,可是大部分金属掺杂的半导体材料。这些半导体材料不仅会因为大量生产而增加经济成本,还会加剧金属离子污染。相比较而言,碳基半导体材料因为其化学稳定性高和丰富的储量将会成为更好的选择。近年来,聚酰亚胺(PI)被报道出来可用于在可见光照射下光催化还原水制氢。聚酰亚胺是酰亚胺单体的聚合物,是一种在工业应用上而且具有优秀的热稳定性和化学稳定性,已被广泛地应用在电子电气工业,分离工程和航空航天等科学领域。目前,在聚酰亚胺的合成过程中通常需要很多繁琐的过程或者至少在高温条件下反应几个小时。在本论文中,我们通过微波辅助的方法简便快速的合成了聚酰亚胺,又通过一步煅烧法合成无机-有机复合光催化材料氧化锌-聚酰亚胺并研究了它们的光催化性能。本论文主要内容有如下两点：1.使用微波辅助快速的加热合成方法,在几分钟内合成聚酰亚胺。该合成方法和传统的加热合成过程相比,有如下明显优点：首先,该反应可以在10分钟内完成,节约时间和能源。第二,避免了繁琐的洗涤过程和有毒的有机试剂的使用。因此该方法是节能、快速、环保的一种绿色材料制备方法。利用粉末X射线衍射(XRD),红外光谱(FT-IR),N2吸附／脱附,扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对所制备的聚酰亚胺的基本物理化学性质进行了充分表征。更重要的是,通过本合成方法制备的聚酰亚胺和传统加热合成的样品相比,表现出更好的可见光光催化制氢性能。这种创新的方法提供了一个合成聚酰亚胺有关的产品新路线,并且可以延伸到构造基于聚酰亚胺和其它半导体改性聚酰亚胺的混合材料。2.设计合成无机-有机杂化的氧化锌-聚酰亚胺核壳结构光催化剂。此种复合材料可通过一步煅烧法工艺制造。所获得的复合材料的结构和形貌可以用粉末X射线衍射(XRD),紫外光谱(DRS),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)来进行表征所得的复合物具有良好的光催化性能。在可见光照射下,显示了对亚甲基蓝(MB)水溶液更好的光催化降解活性。在相同的实验条件下,光催化降解性能最好的氧化锌-聚酰亚胺复合光催化剂(氧化锌重量为31%)的脱色速率是纯净的聚酰亚胺的1.2倍。光催化机理表明,空穴的直接氧化是MB降解的主要反应途径。因为氧化锌和聚酰亚胺之间的有效界面的电荷转移,从而抑制光激发电子-空穴对的复合,提高了MB脱色性能,从而提高了光催化效率。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ116.2;O643.36

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本文编号：2447431