氮化碳基光催化材料的制备及其对涤纶织物功能性整理的研究

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1、学校代码：10255学号：2160624硕士学位论文氮化碳基光催化材料的制备及其对涤纶织物功能性整理的研究PREPARATIONOFCARBONNITRIDEBASEDPHOTOCATALYTICMATERIALSANDITSFUNCTIONALFINISHINGOFPOLYESTER学院：化学化工与生物工程学院专业名称：纺织工程作者姓名：王爽校内导师：蔡再生（教授）校外导师：谢其成（高管）答辩日期：2018年5月25日东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指

2、导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

3、学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日学位论文承诺书本人郑重承诺：本人所提交的学位论文为根据答辩意见修改后的定稿版本。因提交版本错误所造成的后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日氮化碳基光催化材料的制备及其对涤纶织物功能性整理的研究氮化碳基光催化材料的制备及其对涤纶织物功能性整理的研究摘要目前，环境污染和能源枯竭问题已成为了全球性关注的热点。随着经济和生活水平的提高，人们对纺织品的需求不仅满足于其基本的服用性能，对其自清洁、抗紫外线

4、等附加功能的要求越来越高。光催化技术由于具有可操作性强，并可利用清洁的太阳能将污物降解等优点而备受青睐。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种非金属无机半导体材料，具有良好的化学和热稳定性、在可见光响应、原料低廉易得、制备方法简单等特点，但是其也有比表面积较小，光生电子-空穴对易复合，与涤纶织物的结合牢度差，易团聚等问题限制了其实际应用。因此，需要对氮化碳进行改性以进一步的拓展其实际应用，并探究优化织物整理工艺。本文主要以尿素、氢氧化钾和九水合硝酸铁为原料，制备了碱改性氮化碳和铁掺杂氮化碳以拓宽氮化碳的光响应范围，提升其光催化

5、性能，并对它们的结构、性能和催化机理进行了表征分析；利用自制的TiO2溶胶以溶胶-凝胶法将铁掺杂氮化碳负载在涤纶织物上，在涤纶织物表面形成与织物结合牢固的复合膜，赋予涤纶织物功能性。主要的研究内容如下：(1)碱改性氮化碳的制备及其对染料吸附降解性能的研究。以尿素、KOH为原料，通过溶剂热法以不同比例混合高温煅烧制得一系列不同碱含量的碱改性氮化碳(GCN)。表征结果显示，引入碱剂后GCN为片层带有孔的结构，没有改变氮化碳的石墨相结构，I氮化碳基光催化材料的制备及其对涤纶织物功能性整理的研究低浓度碱的添加提高了氮化碳的结晶度和

6、比表面积，且发生了明显的红移，扩展了可见光的响应范围，有利于光催化性能的提升。催化剂添加量和亚甲基蓝(MB)染液的初始pH值对材料的吸附性有较大影响。在催化剂添加量为40mg，pH=4时GCN-0.01具有最佳光催化降解性能，光照时间为150min时MB降解率为85.49%。KOH的添加降低了光生电子-空穴对的复合，光激发产生的羟基自由基和超氧自由基为光催化过程中的主要活性物质。(2)铁掺杂氮化碳的制备及其光催化性能研究。利用尿素、KOH、Fe(NO3)3﹒9H2O等原料，经溶剂热法制备了不同铁掺杂量的氮化碳(FeGCN)

7、。由表征可知，铁掺杂并未改变氮化碳原有结构，且其吸收带边缘发生明显的红移，禁带宽度有2.54eV降低为2.32eV，改善了催化剂对可见光的有效利用。5%FeCN的光催化性能最好，在光照150min内MB的降解率为89.67%。在模拟太阳光照20h内能将红酒和咖啡基本降解，说明铁掺杂氮化碳对红酒和咖啡具有明显降解作用。在材料的光催化降解体系中，羟基自由基和空穴为主要的活性基团，进一步表明，铁掺杂氮化碳具有提高光生电子-空穴对分离的能力。(3)氮化碳基光催化剂材料对涤纶织物的功能性整理。将5%FeGCN分散在自制的带有正电荷的

8、TiO2溶胶中，通过溶胶-凝胶法整理到碱减量处理的涤纶织物上，比较MB的降解率和防紫外线系数UPF值发现，最佳配比为FeGCN-TiO2-1:4；XRD表明5%FeGCN与TiO2溶胶成功复合处理到涤纶织物上，在比较了不同催化剂及不同整理工艺后发现，通过溶胶-凝胶法整理的涤纶织物具有较宽的可见光响应范围