一维聚苯胺纳米管的制备及其复合物的可见光光催化性能

论文摘要

聚苯胺（PANI）是一种重要的导电高分子材料,PANI因为其原料价廉、工艺简单、导电性优良及化学稳定性好等优点受到人们普遍青睐,应用前景十分广阔。PANI的合成与形貌控制以及PANI与其他材料的复合一直是研究的热点领域之一。一维纳米材料因为其小尺寸效应、表面效应等大大提高了材料的物化性能而受到各国学者的重视,如何合成一维的纳米级PANI是研究热点之一。另外,PANI在金属防腐蚀、二次电池以及吸波材料等方面的研究已经取得了丰硕的成果,但是PANI在光催化方面的应用依然较少见于文献报导中,所以研究PANI及其金属离子复合材料在光催化方面的应用很有意义。本论文主要开展了一维PANI纳米管的合成及PANI/Fe3+纳米管的合成并考察了PANI/Fe3+的光催化性能。论文主要工作如下：（1）使用钨酸、柠檬酸共掺杂成功合成了一维PANI方形纳米管,其直径小于100nm。制备方法简单可行,产量大,易于推广至工业生产。论文中利用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱吸收仪（FT-IR）表征其形貌和化学结构,讨论了实验条件诸如溶液pH值、钨酸的量与苯胺单体量之比等对最终样品形貌以及电导率的影响。用四探针电导率测试仪进行测量得到的电导率达到3.19×10-2 S/cm,比未掺杂PANI的电导率高2个数量级。（2）首次利用CTAB软模板法合成了一维弯曲圈状PANI/Fe3+纳米管,利用SEM、TEM、EDS、FT-IR等手段对其结构和形貌进行表征。采用六组对比实验,考察了各种实验因素对最终样品形貌的影响,提出了合理的PANI/Fe3+纳米管的生长机理。电导率测试证明其导电性好,电导率可达到1.075 S/cm。（3）采用可见光下光降解罗丹宁B （RhB）的方法测试了其光催化性能,证明PANI/Fe3+复合材料具有优异的可见光催化能力和极快的光降解速率,仅用10 mg样品就能够在26 min左右降解完100 mL的浓度为2×10-5moL/L的RhB。另外循环性测试表明其光降解循环性较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 高分子材料
• 1.2.1 塑料
• 1.2.2 纤维
• 1.2.3 涂料
• 1.2.4 液晶
• 1.2.5 高分子催化剂
• 1.2.6 导电高分子
• 1.3 PANI的结构和PANI的掺杂态
• 1.4 PANI在水溶液体系中的合成
• 1.4.1 化学氧化聚合法
• 1.4.2 乳液聚合法
• 1.4.3 微乳液聚合法
• 1.5 光催化
• 1.6 导电PANI/金属（氧化物）复合材料
• 1.7 Fenton试剂
• 1.8 PANI研究中存在的问题和选题思路
• 第二章 钨酸掺杂的一维PANI方形纳米管的合成及其导电性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验药品和仪器
• 2.2.2 表征手段
• 2.2.3 制备方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PANI一维方形纳米管的SEM、FT-IR表征
• 2.3.2 钨酸/苯胺单体量比对PANI形貌的影响
• 2.3.3 pH值对PANI形貌的影响
• 2.3.4 FT-IR分析
• 2.3.5 一维PANI纳米管生长机制
• 2.3.6 多种形貌的掺杂态PANI的导电性研究
• 2.4 本章小结
• 3+纳米管复合材料及其可见光催化性能研究'>第三章 软模板法制备一维圈状PANI/Fe³⁺纳米管复合材料及其可见光催化性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 所用药品与仪器
• 3.2.2 表征手段
• 3.2.3 实验步骤
• 3.3 结果和讨论
• 3+的SEM、FT-IR、TEM分析'>3.3.1 一维圈状PANI/Fe³⁺的SEM、FT-IR、TEM分析
• 3.3.2 紫外-可见吸收光谱分析
• 3.3.3 热重分析
• 3+形貌的影响'>3.3.4 制备条件对PANI/Fe³⁺形貌的影响
• 3+生长原理分析'>3.3.5 PANI/Fe³⁺生长原理分析
• 3.3.6 测量样品的电导率
• 3+可见光下降解罗丹宁B'>3.3.7 PANI/Fe³⁺可见光下降解罗丹宁B
• 3+的光降解效率'>3.3.8 酸性环境下PANI/Fe³⁺的光降解效率
• 3+循环性实验'>3.3.9 PANI/Fe³⁺循环性实验
• 3.3.10 光催化反应机理
• 3.4 本章小结
• 第四章 论文总结与展望
• 4.1 论文总结
• 4.2 展望
• 硕士期间发表的论文
• 参考文献
• 致谢