新型光催化剂及光降解塑料薄膜的制备

发布时间：2017-06-04 01:12

  本文关键词：新型光催化剂及光降解塑料薄膜的制备，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在环境日益恶化,化石能源不断消耗而替代能源暂时不可及的今天,被深入研究了40多年的光催化领域,至今仍是科学家们关注的焦点。如何获得可见光吸收的量子效率高的半导体光催化剂,一直是摆在科学家面前的难题。与此同时,固相光催化可降解薄膜,作为一种新兴的处理白色污染的方法,也依赖光催化领域的发展。本文结合相关文献,成功制备了一种新颖的Ag3PO4/Ag2CO3复合光催化剂,两种可光降解的新型PVC薄膜,主要研究内容总结如下:第一章简要介绍了光催化相关的基本概念如发展背景、原理、影响因素以及最新研究进展;介绍了常见的白色污染处理途径、可降解薄膜的基本概念以及最新研究进展。第二章制备了新颖的高效的可见光吸收的Ag3PO4/Ag2CO3异质结复合光催化剂,并以罗丹明B为目标污染物,研究了其液相光催化降解有机污染物的性能。采用简单的共沉淀方法,制备出不同比例的Ag3PO4/Ag2CO3光催化剂,并用XRD,TEM,UV-vis DRS和TPV等表征,说明Ag3PO4/Ag2CO3异质结光催化剂被成功合成。通过对罗丹明B的液相光催化降解实验,发现40%比例的Ag3PO4/Ag2CO3复合催化剂的光催化效率最高。此外,还做了活性自由基的捕获实验来判断光催化降解罗丹明B中起主要氧化作用的活性自由基。结果表明,空穴是Ag3PO4、Ag2CO3和Ag3PO4/Ag2CO3光催化剂在降解罗丹明B时起主要氧化作用的活性自由基物种,并且40%-Ag3PO4/Ag2CO3催化剂相对于单纯的Ag3PO4和Ag2CO3都有更高的自由空穴产生能力。所有这些说明降解罗丹明B是光氧化反应,并且复合催化剂由于异质结的形成,相对于单纯的Ag3PO4,Ag2CO3,电荷分离效率提高导致光氧化能力更高,光降解有机污染物能力更强。第三章制备了PVC-Ti O2-CH3OH复合薄膜,研究了添加少量甲醇对PVC复合薄膜光降解性能的影响。相对于单纯的PVC和PVC-Ti O2复合薄膜,PVC-Ti O2-CH3OH复合薄膜具有更高的光致失重率。其宏观表面光滑,微观表面出现很多纳米级别的凹陷。当光照射到PVC-Ti O2-CH3OH复合薄膜表面时,相对于微观表面依旧光滑的纯的PVC薄膜,光线在薄膜上的反射次数增加,从而有利于光线的吸收,提高薄膜的降解效率。第四章研究了脯氨酸改性的Ti O2在光催化降解PVC薄膜中的应用。脯氨酸(proline)由于其特殊的分子结构,广泛应用于有机小分子催化中。本文采用一种简单的方法制备了脯氨酸改性的二氧化钛复合催化剂并将其包埋在PVC中,制备了PVC-Ti O2-Pro Na复合薄膜。研究结果表明,脯氨酸钠的加入提高了二氧化钛在PVC聚合物中的分散性,从而提高了纳米材料对聚合物的光催化降解效率。
【关键词】：Ag3PO4/Ag2CO3复合光催化 液相光催化降解 光降解PVC-TiO2-CH3OH复合薄膜 PVC-TiO2-ProNa复合薄膜
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O643.36;TQ320.721
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 前言12-28
• 1.1 光催化剂12-21
• 1.1.1 发展背景12
• 1.1.2 光催化的基本原理12-14
• 1.1.3 光催化的影响因素14
• 1.1.4 提高光催化剂催化效率的常见方法14-17
• 1.1.5 光催化的应用及其现状17-21
• 1.2 光催化剂在光降解薄膜中的应用21-25
• 1.2.1 白色污染及其常用解决办法21-22
• 1.2.2 光催化剂在塑料降解中的应用及现状22-25
• 1.3 本论文的选题依据和主要研究内容25-28
• 第二章 一种高效的可见光响应的Ag_3PO_4/Ag_2CO_3光催化剂的制备及对有机污染物的液相催化降解研究28-42
• 2.1 引言28-30
• 2.2 实验部分30-32
• 2.2.1 催化剂的制备30-31
• 2.2.2 催化剂的表征31
• 2.2.3 光催化降解有机污染物31-32
• 2.2.4 光催化过程主要活性物种研究32
• 2.3 结果与讨论32-41
• 2.3.1 XRD分析32-33
• 2.3.2 SEM，TEM和EDS测试33-35
• 2.3.3 光学性质测试35-36
• 2.3.4 光催化降解罗丹明B的效率和稳定性36-38
• 2.3.5 Ag_3PO_4/Ag_2CO_3光催化剂的的机理研究38-41
• 2.4 本章小结41-42
• 第三章 甲醇提高TiO_2固相光催化降解PVC薄膜42-49
• 3.1 引言42-43
• 3.2 实验部分43
• 3.2.1 主要原料43
• 3.2.2 PVC-TiO_2-CH_3OH复合薄膜的制备43
• 3.2.3 复合薄膜的光催化降解及其表征43
• 3.3 结果与讨论43-47
• 3.3.1 不同薄膜的光催化降解失重率44
• 3.3.2 不同薄膜光照前后的SEM表征44-46
• 3.3.3 光照前后薄膜的红外光谱46-47
• 3.4 薄膜的光降解机理47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第四章 PVC-TiO_2-ProNa纳米复合薄膜的高效光催化降解性能研究49-58
• 4.1 引言49-50
• 4.2 实验部分50-52
• 4.2.1 主要原料50-51
• 4.2.2 TiO_2-ProNa光催化剂的制备51
• 4.2.3 PVC-TiO_2-ProNa复合薄膜的制备51
• 4.2.4 复合薄膜的光催化降解及其表征51-52
• 4.3 结果与讨论52-55
• 4.3.1 失重分析52
• 4.3.2 纳米光催化剂在PVC薄膜中的分散性52-53
• 4.3.3 光照后薄膜的破坏程度分析53-54
• 4.3.4 光照前后薄膜的红外光谱分析54
• 4.3.5 复合薄膜的透过率表征54-55
• 4.4 复合膜的光降解机理55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 总结与展望58-60
• 1. 论文总结58
• 2. 展望58-60
• 参考文献60-69
• 硕士期间已发及待发表的论文及专利69-70
• 致谢70

【参考文献】

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1 法文君,昝菱,胡严鹤,陈俊桥;改性纳米TiO_2固相光催化降解废弃聚氯乙烯[J];武汉大学学报(理学版);2005年04期

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本文编号：419650