共轭高分子/Fe2O3纳米复合材料的制备及其光催化性能

论文摘要

共轭高分子及其衍生物因具有宽的可见光响应范围、高的电荷迁移率并且具有很好的稳定性而备受注目。近年来,共轭高分子-无机半导体复合物成为光电转化材料领域的研究热点,由于此复合物可结合两者的优异性能于一体。为此,本研究室通过两步法（聚合-热转化）成功地制备出了一系列高活性的纳米复合材料（Fe2O3/PFD、α-Fe2O3/PF、α-Fe2O3/PFA）,并用各种技术对其尺寸、结构及吸光特性等进行了表征。在自然光、室温条件下,以亚甲基蓝（MB）溶液的催化脱色降解为模型反应,考察了其光催化性能。本论文主要包括以下三个方面的研究工作:1.通过两步法成功地制得了两相间以强相互作用力结合在一起的Fe2O3/PFD、α-Fe2O3/PF、α-Fe2O3/PFA纳米复合材料。运用TG-DTA、TEM、XRD、XPS、IR和UV-Vis等技术对纳米复合微粒进行了结构表征。结果表明:复合材料为纳米级,共轭高分子与Fe2O3复合,使其能吸收紫外-可见区的全程光波。2.复合催化剂的结构表征结果表明,适当的热处理在使其活化的同时可以增加复合催化剂中高分子的不饱和程度,由于高分子中极性基和π电子的存在,使之具有高度的可极化性和不对称的电荷分布,这有助于光生电荷的有效分离,从而使其光催化特性得到进一步提高。3.实验结果表明,在适当条件下所制得的该类催化材料能够在25 min,甚至更短的时间内使染料分子彻底脱色并大部分降解。该类复合催化剂均为深度矿化型催化剂,能使染料分子的结构在极短的时间内大部分被破坏,且具有良好的稳定性能、不会造成二次污染、无能耗、反应条件温和、反应设备简单、易于操作控制,是一类具有实用价值的环保型催化材料。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米科技的基本概念及研究领域
• 1.2 纳米材料的基本性质
• 1.2.1 小尺寸效应
• 1.2.2 表面效应
• 1.2.3 量子尺寸效应
• 1.2.4 宏观量子隧道效应
• 1.3 纳米材料的应用
• 1.3.1 催化方面的应用
• 1.3.2 生物医学方面的应用
• 1.3.3 环保方面的应用
• 1.3.4 涂料方面的应用
• 1.3.5 信息科技领域中的应用
• 1.3.6 解决能源中的应用
• 1.4 半导体纳米粒子的光催化性质
• 1.4.1 半导体纳米粒子的光催化特点
• 1.4.2 半导体纳米粒子的光催化机理
• 1.4.3 影响半导体光催化活性的因素
• 1.4.4 提高光催化能力的途径
• 1.5 聚合物-金属纳米复合材料
• 1.5.1 聚合物-金属纳米复合材料的制备方法
• 1.5.2 聚合物-金属纳米复合材料的光电性能
• 1.6 本论文的立题依据和研究内容
• 1.6.1 立题依据
• 1.6.2 研究内容
• 参考文献
• 20₃/PFD 纳米复合材料的光催化性能'>第二章 Fe₂0₃/PFD 纳米复合材料的光催化性能
• 1 实验部分
• 1.1 试剂与仪器
• 1.2 样品的制备
• 1.3 光催化实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 复合材料的结构表征
• 2.1.1 元素分析
• 2.1.2 XRD 和TEM 分析
• 2.1.3 XPS 分析
• 2.1.4 IR 分析
• 2.1.5 UV-Vis 吸收特性
• 20₃/PFD 纳米复合材料的光催化性能'>2.2 Fe₂0₃/PFD 纳米复合材料的光催化性能
• 20₃/PFD 催化活性的影响'>2.2.1 热处理温度对Fe₂0₃/PFD 催化活性的影响
• 20₃/PFD 催化活性的影响'>2.2.2 热处理时间对Fe₂0₃/PFD 催化活性的影响
• 20₃对Fe₂0₃/PFD 催化性能的影响'>2.2.3 不同含量Fe₂0₃对Fe₂0₃/PFD 催化性能的影响
• 2.2.4 对MB 降解产物的光谱分析
• 20₃/PFD 纳米复合材料的光催化机理'>2.3 Fe₂0₃/PFD 纳米复合材料的光催化机理
• 3 结论
• 参考文献
• 20₃/PF 纳米复合材料的光催化性能'>第三章 α-Fe₂0₃/PF 纳米复合材料的光催化性能
• 1 实验部分
• 1.1 试剂与仪器
• 1.2 样品的制备
• 1.3 光催化实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 复合材料的结构表征
• 2.1.1 TG 分析
• 2.1.2 XRD 分析
• 2.1.3 TEM 分析
• 2.1.4 XPS 分析
• 2.1.5 IR 分析
• 2.1.6 UV-Vis 吸收特性
• 20₃/PF 纳米复合材料的光催化性能'>2.2 α-Fe₂0₃/PF 纳米复合材料的光催化性能
• 20₃/PF 催化活性的影响'>2.2.1 热处理温度对α-Fe₂0₃/PF 催化活性的影响
• 20₃/PF 催化活性的影响'>2.2.2 热处理时间对α-Fe₂0₃/PF 催化活性的影响
• 20₃对α-Fe₂0₃/PF 催化性能的影响'>2.2.3 不同含量α-Fe₂0₃对α-Fe₂0₃/PF 催化性能的影响
• 2.2.4 对MB 降解产物的光谱分析
• 2.3 光催化降解亚甲基蓝的机理
• 3 结论
• 参考文献
• 20₃纳米复合材料的光催化性能'>第四章 PFA/α-Fe₂0₃纳米复合材料的光催化性能
• 1 实验部分
• 1.1 试剂与仪器
• 1.2 样品的制备
• 1.3 光催化实验
• 2 结果与讨论
• 2.1 复合材料的结构表征
• 2.1.1 TG 分析
• 2.1.2 XRD 分析
• 2.1.3 TEM 分析
• 2.1.4 XPS 分析
• 2.1.5 IR 分析
• 2.1.6 UV-Vis 吸收特性
• 20₃ 纳米复合材料的光催化性能'>2.2 PFA/α-Fe₂0₃纳米复合材料的光催化性能
• 20₃ 催化活性的影响'>2.2.1 热处理温度对PFA/α-Fe₂0₃催化活性的影响
• 20₃ 催化活性的影响'>2.2.2 热处理时间对PFA/α-Fe₂0₃催化活性的影响
• 20₃对PFA/α-Fe₂0₃ 催化性能的影响'>2.2.3 不同含量α-Fe₂0₃对PFA/α-Fe₂0₃催化性能的影响
• 2.2.4 对MB 降解产物的光谱分析
• 2.3 光催化降解亚甲基蓝的机理
• 3 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢