ZnO-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染的加劇和蔓延，綠色環(huán)保成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，半導(dǎo)體納米材料作為一種高活性的光催化劑，在催化分解有機(jī)污染物方面具有十分重要的應(yīng)用。納米ZnO易于制備，生產(chǎn)成本低，無(wú)毒，在光照下穩(wěn)定，可以循環(huán)使用。但是它吸收的光僅限于紫外光區(qū)，在有機(jī)物中分散性差，而且抗酸堿能力弱。所以，如何對(duì)納米ZnO進(jìn)行處理，從而更好地應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和生活成為人們研究的重點(diǎn)。
　　 本文分別采用直接沉淀法和水熱法，制備出不同形貌的納米ZnO，考察了有機(jī)

2、溶劑、反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)其形貌的影響，并對(duì)形成機(jī)理進(jìn)行了初步探討；使用水熱法和回流法對(duì)納米ZnO進(jìn)行表面化學(xué)改性，并通過溶液聚合法和乳液聚合法與聚苯胺復(fù)合，考察了反應(yīng)時(shí)間、制備方法和原料配比對(duì)樣品結(jié)構(gòu)、性能的影響；對(duì)納米ZnO和ZnO-聚苯胺納米復(fù)合材料光催化降解有機(jī)物性能進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容主要有以下幾個(gè)部分：
　　 第一部分分別采用直接沉淀法和水熱法成功制備出顆粒狀、棒狀和球狀的納米ZnO。首先，以醋酸鋅和氫氧化鈉為原料，采用

3、簡(jiǎn)單易行、成本低廉的液相直接沉淀法，在醇溶劑中成功制得了不同形貌的納米ZnO；通過改變?nèi)軇┓N類、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化鋅納米晶的形貌控制，其中，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間是納米氧化鋅形貌控制的重要影響因素；在乙醇溶劑中可以得到分散性好、大小均一的ZnO納米顆粒和納米棒；其次，采用水熱合成法制備了片狀氧化鋅形成的球形納米結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同的鋅源、反應(yīng)溫度對(duì)所合成的納米氧化鋅的形貌具有較大的影響。
　　 第二部分通過溶液和乳液原

4、位聚合法制備氧化鋅-聚苯胺(PANI)復(fù)合材料。以硅烷偶聯(lián)劑KH-42為原料，采用回流法和水熱法對(duì)納米ZnO進(jìn)行表面改性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明水熱法改性效果更好；通過原位聚合制備ZnO-聚苯胺納米復(fù)合材料，分別采用溶液聚合法和皮克林乳液聚合法，對(duì)改性和未改性的納米ZnO以過硫酸銨(APS)為氧化劑引發(fā)苯胺單體原位聚合，成功制備了納米ZnO-聚苯胺復(fù)合材料，該材料在400-700nm的可見光區(qū)存在較強(qiáng)吸收，擴(kuò)大了納米ZnO的光譜吸收范圍。

5、　　 第三部分對(duì)納米ZnO和ZnO-聚苯胺復(fù)合材料對(duì)亞甲基監(jiān)(MB)的光催化性能進(jìn)行了研究，討論了催化劑加入量、納米ZnO的形貌對(duì)有機(jī)染料光催化脫色率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米ZnO具有較高的紫外光催化效率，棒狀和球狀ZnO脫色率更高，最高可達(dá)到98.9％。復(fù)合材料在可見光照射下催化分解亞甲基藍(lán)，棒狀ZnO改性后與聚苯胺復(fù)合所得樣品催化率達(dá)到97.7％。催化后的樣品晶體結(jié)構(gòu)和紫外-可見光吸收沒有變化，其中球狀納米ZnO-次循環(huán)光催化率達(dá)