《纳米复合材料的制备及光降解性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《纳米复合材料的制备及光降解性能研究（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学校代号学校代号 11799 学学 号号 2007600083 分分 类类 号号 X5 密密 级级 硕 士 学 位 论 文硕 士 学 位 论 文 论文题目：纳米论文题目：纳米 ZnO/PS 复合材料的制备及光降解性能研究复合材料的制备及光降解性能研究 论文作者：冉德超论文作者：冉德超 指导教师姓名、职称：傅敏（教授）指导教师姓名、职称：傅敏（教授） 学科专业：环境工程学科专业：环境工程 研究方向：环境功能材料及污染控制研究方向：环境功能材料及污染控制 学位授予单位：重庆工商大学学位授予单位：重庆工商大学 论文提交日期：论文提交日期：2010 年 4 月 20 日2010 年 4 月 20 日
2、答辩日期： 答辩日期：2010 年 6 月 11 日2010 年 6 月 11 日 2010 年 6 月 8 日 2010 年 6 月 8 日 学校代号：学校代号：11799 学学 号：号：2007600083 密密 级：级： 重庆工商大学硕士学位论文 纳米 ZnO/PS 复合材料的制备及光降解性能 研究 学位申请人姓名： 冉德超 导师姓名及职称： 傅敏 教授 培 养 单 位： 环境与生物工程学院 专 业 名 称： 环境工程 论文 提交 日期： 2010 年 4 月 20 日 论文 答辩 日期： 2010 年 6 月 11 日 答辩委员会主席： 张云怀 I摘 要 摘 要 目前， 有关无机纳米粒
3、子复合有机高分子聚合物的研究已经成为国内外的研究热点， 即通过无机纳米粒子与有机高分子聚合物复合来改善和提高双方的各种性能。 本文利用无机纳米粒子 ZnO 与有机高分子聚合物聚苯乙烯（PS）高速共混，制备了纳米 ZnO/PS 复合材料，充分利用纳米 ZnO 的光催化氧化性能来提高 PS的光催化降解性能；由于纳米 ZnO 的禁带宽度为 3.37eV，只可利用368.8nm范围的紫外光，因此有必要对其进行掺杂，降低其禁带宽度，增加其利用光的范围。因此本实验主要从以下三个方面进行研究。 （1）纳米 ZnO/PS 粉末光催化性能研究，利用正交实验确定反应的最佳条件为纳米 ZnO:PS 为 1:1，焙烧
4、温度为 300，焙烧时间为 0.5h，所得的样品在可见光条件下对甲基橙的 5h 降解率为 17.2%， 较纯纳米 ZnO 的 8%有所提高。 SEM表明复合 PS 之后的纳米 ZnO 的分散性良好，表面包覆了少许有机物。但样品在紫外光条件下对甲基橙的 5h 降解率要低于纯纳米 ZnO 对甲基橙的降解率。通过对复合粉末的光催化反应动力学研究发现，纳米 ZnO 和复合材料在可见光或紫外光条件下对甲基橙的降解均符合一级反应动力学方程。 （2）利用纳米 ZnO 与聚苯乙烯（PS）高速共混法制备了一种在紫外光下具有自降解性能的复合薄膜。分析表明经过 KH570 处理的纳米 ZnO 与 PS 通过化学键的
5、方式桥联在一起。 TG 分析表明， 复合薄膜的耐热性较 PS 有所提高； SEM图像显示 0.5wt%ZnO 在 PS 薄膜表面分布均匀， 经过 UV 照射后薄膜表面出现光腐蚀现象。复合薄膜紫外光自降解实验表明：0.5wt%ZnO/PS 薄膜在 15w 的紫外灯照射下，15 天的自降解率达到 3.7150%。 （3）以二水醋酸锌和九水硝酸铁为原料，通过溶胶-凝胶法制备了 Fe 掺杂纳米 ZnO，然后通过溶液共混的方法制备了 Fe/ZnO/PS 复合薄膜，利用 XRD、IR、TG、SEM、UV-Vis 和荧光光谱对薄膜进行结构分析。并对薄膜在紫外光下的自降解性能进行了研究，发现 Fe 掺杂纳米
6、ZnO/PS 薄膜在 15w 紫外灯下连续照射 15 天后的光降解率为 4.7363%，较纯纳米 ZnO/PS 薄膜的光降解率提高了1.0213%。 关键词：纳米 ZnO；聚苯乙烯(PS)；复合材料；自降解 IIAbstract At present, the inorganic nanoparticle composites of organic polymers has become a hotspot at home and abroad, that take full advantage of the special nature of the inorganic nano-parti
7、cles to organic polymers to improve and enhance the physical and chemical properties. The paper perpared nano ZnO/PS composite materials used nano-ZnO and organic polymers polystyrene (PS). The photocatalytic degradation of PS was improved by using the photocatalytic oxidation of nano-ZnO. The nano-
8、ZnO can only be used Less than 368.8nm UV range since the band gap was 3.37eV.So that it is necessary to carry out its doping, reduce its band gap and increase its range of light use.This experiment studied the following three aspects (1) Study on the photo-catalytic performance of nano-ZnO/PS powde
9、r. We found that the best reaction condition for nano-ZnO:PS was 1:1, calcinations temperature was 300, baking time was 0.5h, which degradation rate of methyl orange was 17.2% higher than pure ZnO was 8% under the same conditions, 5 hours, visible lights. The SEM image showed that nano-ZnO was coate
10、d by a bit of organic polymer, which enhances the dispersion of nano-ZnO. However, under the condition of the sample in the UV-5h of methyl orange degradation rate is lower than pure nano-ZnO. Composite powder by the photo catalytic reaction kinetics study found that nano-ZnO and composite materials
11、 in the visible or ultraviolet light under the conditions of the degradation of methyl orange are in line with a kinetic equation. (2) Composite film prepared by blending nano-ZnO and polystyrene (PS) at high speed mixing that results in self-degradation under UV light was investigated in this study
12、. Analysis indicates that after adding the coupling agent KH570, nano-ZnO and PS were linked together through chemical bonding. The TG spectra showed that ZnO/PS composite films has higher heat resistant than pure PS. Also, SEM images indicated that 0.5wt% nano-ZnO were evenly distributed in the PS
13、membrane, however, light corrosion appeared on the membrane surface after UV irradiation. The UV irradiation experiments showed that for a 0.5wt% ZnO/PS composite film, after 15 days at a UV irradiation power of 15W, the degradation degree increased to 3.7150%. (3) Nano-ZnO particles doped with Fe w
14、ere prepared by means of Sol-Gel from zinc acetate dehydrate and nine water-ferric nitrate. The Fe/ZnO/PS films were prepared by the way of solution high blending. Though the analysis of IR, TG, UV-Vis IIIand fluorescence spectra to explain its structure. Finally, the thin film under UV light degrad
15、ation have been studied and found that the best self-degradation of nano Fe/ZnO/PS film was4.7363,was 1.0213%higher than nano-ZnO/PS film under the same condition of 15w UV lamp,15 days. Key words: Nano-ZnO, Polystyrene, Composite, Self-degradation IV目目 录录 重庆工商大学重庆工商大学. . 学位论文原创性声明学位论文原创性声明. 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书.
