可光催化降解的纳米复合聚乙烯农膜研究

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1、J：海大学硕十学位论文摘要本文以纳米甄02、聚乙烯树脂(PE)为主要原料制备了可发生光催化降解反应的纳米Ti02／聚乙烯复合薄膜，研究了该复合薄膜的光催化降解性能。通过SEM、GPC、F'f-IR、XRD、力学性能测试、数码显微镜测试等科学的测试方法和手段对复合薄膜的各项性能变化进行了系统的表征分析。复合薄膜的制各采用三步法：首先对纳米Ti02进行表面改性处理；然后将表面改性后的纳米"ri02光催化剂与PE树脂熔融混炼，制备出纳米"ri02／PE母料；最后纳米Ti02／PE母料经压延成膜，制备出可光催化降解的纳米Ti02／PE复合薄膜。该工艺流程制备的复合薄膜符合国家农膜标准。通过对纳米

2、粒子的表面有机改性，实现了纳米光催化剂与聚乙烯树脂的有效复合，纳米乃02(≤0．5wt％)在复合薄膜中分散均匀。研究发现，以硬脂酸钠改性的锐钛矿型纳米Ti02为光催化剂的复合薄膜在紫外光照射下可以发生有效降解。复合薄膜的光催化降解性能与光催化剂在薄膜中的分散程度和含量密切相关。在同等条件下，以光催化剂含量为O．5wt％的复合薄膜降解程度最高，综合性能最好。本研究成功的将染料敏化应用于可光催化降解的聚乙烯复合薄膜研究，利用染料敏化对纳米光催化剂进行改性，提高了光催化条件下聚乙烯复合薄膜的降解性能。研究发现，染料敏化对实现纳米"ri02的光响应红移、促进复合薄膜的光催化降解作用明显。在表面有

3、机改性基础上，对纳米T102光催化剂再进行染料敏化处理，可以进一步提高在紫外光或太阳光照射下复合薄膜的光催化降解效果。在本实验条件下，光敏剂酸性蓝BOA的敏化效果最好。经紫外光照射5天后：含酸性蓝BGA敏化光催化剂的复合薄膜分子量降低72．9％，质量损失17．6％，拉伸强度降低50．7％，断裂伸长率降低95．7％，结晶度提高51．9％1以硬脂酸钠改性的纳米Ti02为光催化剂的复合薄膜分子量降低60．1％，质量损失10．1％，拉伸强度降低38．1％，断裂伸长率降低94．1％，结晶度提高34．2％1纯的PE薄V上海大学硕二I：学位论文膜分子量降低52．3％，质量损失1．6％，拉伸强度降低13

4、．5％，断裂伸长率降低81．8％，结晶度提高16．7％。经太阳光照射48天后：含酸性蓝BGA敏化光催化剂的复合薄膜分子量降低62．8％，质量损失12．4％，拉伸强度降低37．4％，断裂伸长率降低91．7％，结晶度提高39．4％；以硬脂酸钠改性的纳米甄02为光催化剂的复合薄膜分子量降低51．4％，质量损失9．5％，拉伸强度降低18．2％，断裂伸长率降低89．7％，结晶度提高22．5％；纯的PE薄膜分子量降低45．O％，质量损失O．2％，拉伸强度降低11．4％，断裂伸长率降低67．8％，结晶度提高11．4％。光敏剂酸性蓝BGA敏化后的光催化剂明显的提高了复合薄膜的光催化降解效果。研究还发现，

5、复合薄膜的力学性能与纳米Ti02在复合薄膜中的含量及分散程度密切相关。在光催化剂含量O～O．9wt％范围内，复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率呈现出先增大后减小的规律变化，存在一最佳含量。不同表面改性的光健化剂对应的最佳含量略有不同。低含量的光敏剂对光催化剂的表面性质影响很小，对光催化剂在复合薄膜中的分散及复合薄膜的力学性能、结晶度的影响可以忽略。在光催化过程中，随着复合薄膜降解程度的加深，复合薄膜的物理性质发生显著变化，主要包括：拉伸强度和断裂伸长率显著降低、结晶度明显升高、羰基含量增加等。关键词：纳米Ti02；光催化；降解；聚乙烯；染料敏化VIJ：海大学硕J：学位论文ABSTRACTPh

6、otocatalyticdegradablenano—Ti02／PEcompositionfilmswerepreparedandstudicd．PEresinandnano-Ti02asthemainmaterial．SEM，GPC，F

7、IR，XRD，Di鲥mmicroscope，mechanicalpropertyanalysesandotherspecialanalyseswereusedtocharacterizethesecompositionfilms．Thetechnicalprocessofpreparingcompositionfilmscouldbedescribed

8、asthreesteps．Firstly,nano-T102wassurfacemodified．Secondly,surfacemodifiednano-Ti02WasdispersedintomeltingPEresintopreparenano-Ti02，：PEcomposition．Lastly,thisnano-TiO_rPEcompositionWaShot-pressedintophotocatalyticdegrad