聚苯胺基光催化材料研究

发布时间：2018-03-28 09:37

本文选题：聚苯胺　切入点：表面杂化　出处：《昆明理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,环境中的难降解有机污染物的治理已经成为环境保护领域的研究热点之一。光催化作为一种深度氧化和高效的技术,已经被研究人员认为是最具有前景的绿色环境处理技术之一。光催化降解技术具有的无毒、无二次污染、光谱适用性的特点,使其在消除水污染、空气污染及土壤污染等诸多领域有着巨大的潜在应用价值。在环境处理方面,常见的光催化材料有TiO_2、ZnO、SnO_2和SnS等,但前面三种光催化材料都存在光谱响应范围窄、量子效率低等缺点,作为光催化材料处理废水中的有毒污染物会有所限制。聚苯胺是一类导电高分子材料,其主链上含有交替的苯环和氮原子,是一种特殊的导电聚合物。在众多的导电材料中,聚苯胺由于具有原料便宜,合成简便,能够可逆掺杂,耐高温及抗氧化性能良好等优点,倍受研究人员的关注。鉴于此,本研究围绕SnO_2、SnS和ZnO三种光催化材料,采用与有机导电高分子聚苯胺复合的改性方法对光催化材料进行调控,以提高所制备催化剂的光谱响应范围以及光生载流子的分离效率。全文分为三大部分,从三个章节展开详细阐述:(1)第一章中,在球状SnO_2上,采用原位复合法制备不同复合比例的PANI/SnO_2光催化材料。通过对PANI/SnO_2复合光催化剂进行XRD、SEM、TEM、FTIR等表征和对甲基橙(MO)的光催化活性测试。光催化实验表明,PANI能显著提高SnO_2微球的光催化活性,其光催化降解甲基橙(MO)的反应符合准一级动力学规律。1%PANI/SnO_2能较好的实现电子-空穴对的分离,光催化活性最高,准一级动力学速率常数k为球状SnO_2的三倍多。PL(光致发光光谱)测试结果证明,PANI能有效抑制光生电子空-穴对的复合,从而提高其光催化性能。(2)第二章中,采用化学吸附法制备PANI/SnS光催化材料,以30mg/L的Rh B和MO为目标降解底物。结果表明,在光照180min时,PANI/SnS和SnS对RhB的降解率分别为99.5%和47.8%,PANI/SnS对RhB的降解速率约是SnS的2倍;PANI/SnS和SnS对MO的降解率分别为98.7%和63.5%,PANI/SnS对MO的降解速率约是SnS的1.5倍,说明PANI对SnS光催化活性的提高有比较明显的作用。分析其原因有可能是:PANI提高了 SnS的光吸收效率,同时为SnS光生电子-空穴对的分离提供“传输通道”,起到疏导载流子的作用,从而提高SnS的光催化降解性能。(3)第三章中,采用皮克林乳液法制备了 PANI/ZnO光催化材料,以20mg/L的甲基橙为降解底物考察了光催化性能。结果表明,ZnO和PANI/ZnO均表现出良好的光催化性能,且球形ZnO的光催化效果比棒形ZnO好,HCl掺杂的PANI/ZnO的光催化性能比HAc掺杂的PANI/ZnO好。反应初期,ZnO的降解率比PANI/ZnO的高,但随着时间的增长,可以看出PANI/ZnO的降解率比ZnO大。可见PANI的掺杂改良了 ZnO的催化活性。分析原因有可能是包裹在ZnO表面的PANI吸收光子,产生光生电子,光生电子转移到ZnO表面发生氧化还原反应。ZnO光催化剂的活性中心是光生电子空穴对,ZnO/PANI的复合提高了光生电子空穴对的分离率及存在时间,产生更多O_2·,HO_2·,OH·等氧化剂,提高降解MO的效率。
[Abstract]:In recent years , it has become one of the hot topics in the field of environmental protection . The photocatalytic degradation technology has the advantages of low cost , no secondary pollution and good spectral adaptability . The photocatalytic degradation technology has the advantages of low cost , no secondary pollution and good spectral adaptability . ( 2 ) In chapter 2 , the photocatalytic performance of the photocatalytic degradation of SnS was investigated by using the method of chemical adsorption . The results showed that the degradation rate of the ZnO and SnS were 99.5 % and 47.8 % , respectively , and the photocatalytic degradation rate was about 1.5 times of SnS . The results showed that the photocatalytic degradation rate of the ZnO was about 1.5 times that of SnS . The results showed that the photocatalytic degradation rate of the ZnO was higher than that of ZnO .

【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703;O643.36

【参考文献】