杯芳烴衍生物-二氧化鈦雜化材料的制備及其光催化性能研究.pdf

1、雜化材料是繼單組分材料、復(fù)合材料和梯度材料之后的第四代材料，特別是有機(jī)一無機(jī)雜化材料因兼有有機(jī)和無機(jī)兩者的優(yōu)異性能，已吸引了眾多研究者的興趣。而以TiO<,2>為無機(jī)組分的雜化材料由于在光學(xué)透明性、可調(diào)折光指數(shù)、光催化活性等方面所表現(xiàn)出的優(yōu)良性能則倍受人們關(guān)注。杯芳烴是廣受矚目的第三代主體分子，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一個三維絡(luò)合空腔，并具有疏水端和親水端，對中性分子，離子都有包合能力。另外它還具有多個反應(yīng)點(diǎn)，易進(jìn)行多種化學(xué)修飾，形成各種功能衍

2、生物，從而對各種客體如堿金屬、過渡金屬和重金屬離子有較好的配合識別能力。這些獨(dú)特的識別能力在分析化學(xué)、物質(zhì)的分離檢測、離子傳感器領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。因此，將杯芳烴衍生物和二氧化鈦通過溶膠一凝膠法制備有機(jī)一無機(jī)雜化材料，并以甲基橙作為有機(jī)物模型考察其光催化性能。本論文在簡述有機(jī)一無機(jī)雜化材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，主要開展了以下三方面的工作： 1、以對叔丁基苯酚為原料，參考文獻(xiàn)自制了對叔丁基杯[4]芳烴、對叔丁基杯[6]芳烴、杯[4

3、]芳烴乙酸和杯[6]芳烴乙酸。同時以萘(NA)為熒光探針考察了杯芳烴乙酸的超分子行為，發(fā)現(xiàn)杯芳烴乙酸仍具有杯芳烴的超分子作用。 2、以鈦酸丁酯為無機(jī)前驅(qū)體，分別以杯[4]芳烴乙酸和杯[6]芳烴乙酸為有機(jī)前驅(qū)體，通過溶膠一凝膠法制備了一系列CA[4]/TiO<,2>及CA[6]/TiO<,2>雜化材料。利用溶劑抽提實(shí)驗(yàn)和FT-IR分析，獲得了雜化材料中有機(jī)-無機(jī)兩相間存在化學(xué)鍵的信息。進(jìn)一步通過XRD，SEM和TGA對材料的結(jié)構(gòu)和

4、性能進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：當(dāng)TiO<,2>為w=50％和w=60％時，雜化材料CA[4]/TiO<,2>(50％)及CA[6]/TiO<,2>(60％)表面均勻光滑，有機(jī)無機(jī)兩相相容性和材料的熱穩(wěn)定性能最好。 3、以甲基橙為模型，考察了雜化材料CA[4]/TiO<,2>及CA[6]/TiO<,2>的光催化性能，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩種材料的光催化性能均優(yōu)于TiO<,2>。同時探討了材料中杯芳烴乙酸的含量對材料光催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著材料中

5、杯芳烴乙酸含量的增大，材料對甲基橙光催化的脫色率逐漸提高。當(dāng)材料中杯[4]芳烴乙酸含量為50％及杯[6]芳烴乙酸的含量為40％時，雜化材料CA[4]/TiO<,2>(50％)，CA[6]/TiO<,2>(60％)的脫色率均優(yōu)于其它雜化材料。分別以優(yōu)選的CA[4]/TiO<,2>(50％)，CA[6]/TiO<,2>(60％)為研究代表，進(jìn)一步考察了甲基橙溶液的初始濃度、材料的添加量和初始pH值對雜化材料催化性能的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以上三個因