負(fù)載型酞菁的合成及催化氧化性能研究.pdf

1、酞菁(Phthalocyanine,Pc)是一種古老的有機(jī)化合物,自1907年被科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)以來,已有過百年的發(fā)展歷史,而人們圍繞酞菁的研究卻一直長盛不衰。由于具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),酞菁配合物無論在科學(xué)研究領(lǐng)域還是在工業(yè)生產(chǎn)中都有著極其重要的應(yīng)用價值。
　　 近年來,有關(guān)利用酞菁對環(huán)境中某些污染物進(jìn)行光催化降解和轉(zhuǎn)化的研究備受矚目。這些反應(yīng)均可在常溫常壓下發(fā)生,且僅需要適量的氧氣、光和水,就能使許多有機(jī)污染物發(fā)生降解或轉(zhuǎn)

2、化,生成CO2、無機(jī)離子和易被生物降解的小分子。與現(xiàn)有的焚燒、吸附、生物氧化等環(huán)保方式相比,這種深度氧化的光催化技術(shù)既不受吸附劑吸附容量和再生的限制,又無生化劑中毒及活性下降的擔(dān)憂,具有轉(zhuǎn)化率高、成本低、二次污染少等優(yōu)勢,有望開發(fā)成為下一代環(huán)保新技術(shù)。而酞菁容易聚集的特點(diǎn)會使其催化活性降低,同時也不利于再回收利用,如能將酞菁負(fù)載到高分子聚合物上,則能杜絕這些缺點(diǎn)。本課題就是想合成出一種負(fù)載型酞菁類催化劑,利用酞菁高效的催化活性實(shí)現(xiàn)對甲醛

3、氣體的光催化降解。
　　 當(dāng)今,在新式家具的制作,墻面裝飾、地面鋪設(shè)用的各種人造板材中都要使用粘合劑。凡是大量使用粘合劑的地方,總會有甲醛釋放。此外,某些化纖地毯、油漆涂料也含有一定量的甲醛。這些室內(nèi)裝修材料甲醛的釋放期可長達(dá)3-15年,長期居住在含低濃度甲醛的環(huán)境中,會引起慢性呼吸道疾病以及人體各方面生理機(jī)能的癌變,因此,甲醛已經(jīng)成為最常見及危害性最大的一種典型室內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)污染物,應(yīng)特別引起學(xué)術(shù)界的重視和研究。目前常用的甲醛

4、凈化方法主要為活性炭、沸石等多孔材料的吸附,和二氧化鈦光催化材料的催化分解。但由于受到吸附劑吸附容量的限制,以及存在環(huán)境溫度升高時會發(fā)生解吸的缺點(diǎn),單純進(jìn)行吸附并不能根本解決甲醛的污染。而純二氧化鈦光催化材料則存在著催化效率低,且只有在紫外光條件下才能起到光催化作用等弱點(diǎn)。因此,盡快研制出經(jīng)濟(jì)高效的空氣凈化材料顯得勢在必行,這也正是本課題的研究意義所在。
　　 本論文第一章對酞菁配合物從歷史發(fā)展、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和合成應(yīng)用等角度進(jìn)行了簡

5、要介紹,對含酞菁聚合物的相關(guān)內(nèi)容做了詳細(xì)綜述,又對二維相關(guān)紅外光譜技術(shù)的主要知識進(jìn)行了認(rèn)真地總結(jié),最后提出了本課題的研究目的和意義。
　　 第二章是對負(fù)載型酞菁催化劑PcCo-SMA制備過程的詳細(xì)闡述,并采用紅外光譜、紫外可見光譜對各步產(chǎn)品(NH2)4PcCo、SMA和PcCo-SMA進(jìn)行了表征,證明了(HH2)4PcCo與SMA已經(jīng)接枝成鍵。最后還采用TG/DTA綜合熱分析儀分別對其進(jìn)行熱性能測試及分析,測試結(jié)果表明(NH2)

6、4PcCo具有良好的熱穩(wěn)定性,但負(fù)載的(NH2)4PcCo并未對載體本身熱性能產(chǎn)生明顯的影響。
　　 第三章詳細(xì)闡述了負(fù)載型酞菁催化劑PcCo-SMAA的制備過程,并對各步產(chǎn)品SMAA和PcCo-SMAA進(jìn)行了紅外光譜、紫外可見光譜的表征,證明了(NH2)4PcCo與SMAA已經(jīng)接枝成鍵。最后還采用TG/DTA綜合熱分析儀對PcCo-SMAA進(jìn)行熱性能測試及分析,測試結(jié)果表明丙烯腈的加入可能會對體系溶解度和分子間位阻產(chǎn)生影響,使

7、部分馬來酸酐未能聚合進(jìn)入嵌段,而對載體本身熱性能的影響并不明顯,只是使分解最終溫度相對于SMA提前了40℃。
　　 第四章對負(fù)載型光催化劑薄膜樣品的制備過程和甲醛含量的分析及測定方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述;然后在自制的光催化反應(yīng)裝置中,以氙燈做光源,對兩種負(fù)載型光催化劑的薄膜樣品進(jìn)行光催化降解甲醛氣體的測試;最后,將TiO2與四氨基鈷酞菁進(jìn)行摻雜再與SMAA接枝,制成光催化劑薄膜,又對這種摻雜了TiO2的光催化劑薄膜樣品進(jìn)行了催化性能