低维功能材料的有机功能化及其纳米复合材料的性能

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1、分类号：TB34学号：201500361001硕士学位论文低维功能材料的有机功能化及其纳米复合材料的性能OrganicFunctionalizationofLow-dimensionalMaterialsandpropertiesofNanocomposites研究生姓名：吕士盛指导教师：马兴法教授学科门类：工学专业名称：材料物理与化学论文提交日期：2018年4月1日烟台大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

2、除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：2018年5月28日学位论文使用授权说明本人完全了解烟台大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在非保密的论文范围内，学校可以公布论文的部分

3、或全部内容。（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：2018年5月28日指导教师签名：日期：2018年5月28日烟台大学硕士学位论文摘要近年来，随着世界经济的不断发展，能源枯竭和环境污染问题成为全球亟待解决的重大问题之一。而众多纳米材料以及纳米复合材料因为具有独特优异的性能而被广泛应用于治理污染和新能源领域，TiO2因为其价格低廉、制备简单、无毒无害、亲水性优良、化学稳定性强等优点一直备受科学家青睐，TiO2是非常重要的光催化材料之一，能够把众多难降解的有机污染物氧化成CO2和H2O或一些

4、低毒的中间产物，从而净化水质治理污染。但由于TiO2的禁带宽度较大，只能吸收波长较短的紫外线，而这部分光仅仅占太阳光能的3%~5%。所以如何扩大TiO2的光谱响应范围，使其能够有效利用微弱的可见光，如何通过对TiO2进行改性修饰来增加其光催化活性，仍然是一个亟待解决的问题，同时也是本课题研究的重点。在拓展TiO2的光谱响应的无机改性方面，与金属氧化物制备出异质复合材料是有效的的材料方法之一。我们首先通过水热法制备出TiO2/NiO、TiO2/CoO和TiO2/Fe2O3异质结构纳米复合材料，通过SE

5、M、TEM、XRD和UV-vis等测试方法对其微结构和光谱性能进行表征。结果表明，NiO、CoO和Fe2O3纳米粒子成功附着在TiO2纳米管上，形成了TiO2基异质纳米复合材料。UV-vis的表征数据显示，其纳米复合材料拓宽了TiO2的光谱响应范围，使其在可见光区也能够有较好的吸收，预计在光催化领域有较好的潜在应用价值。我们选用具有代表性的有机污染物罗丹明B和亚甲基蓝，在弱的可见光的照射下进行光催化降解实验，部分材料体系取得了较好的效果。在制备的TiO2异质结构复合材料的基础上，为发挥有机材料的互补

6、行为，我们采用含羧基的环糊精聚合物对TiO2/NiO、TiO2/CoO进行表面自组装改性，得到TiO2/NiO和TiO2/CoO表面有机改性的有机/无机纳米复合材料，对其内部微结构等进行了系列表征。同样选取具有代表性的有机污染物进行光催化降解实验，在弱的可见光的照射下进行光催化降解实验，部分材料体系取得了较好的效果。此外，考I虑到苝是一类重要的有机半导体，具有好的荧光特性，广泛用于化学传感与环境、生物医学的检测等，也是近年来出现的新型有机光催化材料。为此我们用苝的衍生物（含-NH2,-COOH）对课

7、题组多年来可持续研究的一些低维纳米材料，如氧化物、氧化石墨烯和碳纳米管等进行了修饰和相关性能的初步研究，取得了一些有意义的结果。基于对TiO2异质结构的有机改性效果，我们也拓展到了在环境、能源领域常用的其它低维金属氧化物的有机表面改性及相关研究，在弱的可见光照射下也取得了较为理想的效果。关键词：低维功能材料；有机表面功能化；纳米复合材料；性能研究；可见光活性II烟台大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,withthecontinuousdevelopmentoftheworld

8、economy,energydepletionandenvironmentalpollutionhavebecomeoneofthemajorproblemsthatneedtobesolvedurgentlyintheworld.Manynanomaterialsandnanocompositeshavebeenwidelyusedinthefieldofpollutioncontrolandnewenergybecauseoftheiruniqueexcellen