纳米颗料.聚合物膜复合材料研究

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1、纳米颗料/聚合物膜复合材料研究摘要:本文通过将纳米纳米TiO2颗粒掺入PVA膜中,通过对纳米TiO2颗粒PVA膜在紫外灯光照射前后的光学性能和电学性能的测试,通过对比的方法,来获得纳米TiO2颗粒的光催化性质,并且本文对其性能进行了比较全面的分析。关键字:纳米、光催化，PVA膜一.光催化的背景人类正面临着环境污染的巨大压力，比如污水污染，白色垃圾污染等，污水中成分复杂，浓度亦不相同，利用光催化技术可将多种有机污染物完全矿化为二氧化碳、水及其他无机小分子或离子；将高毒性的CN-氧化为CNO-，CrO4-还原为Cr3+，来降低它们的毒性；还能将气相体

2、系中的氮氧化物分解并将有机污染物氧化；利用光催化技术还能将有机聚合物转化，从而解决白色垃圾问题．7O年代日本滕昭明首次发现了TiO2基光催化材料，它不仅可以利用太阳能来分解有机物,还可以氧化去除大气中的NO2、SO2等有毒气体。困这类材料催化活性高，化学稳定性好；且使用安全，所以作为新一代环保材料得到广泛应用，最初关于TiO2的研究，大多在悬浮体系中进行，即采用粉末状。但实验发现粉末状态的TiO2易失去活性，凝聚且难以回收，故应用受到限制。近几年来，国内外学者开始转向制备TiO2膜(涂层)研究，用于聚乙烯等难分解化合物的降解中．所谓的白色污染主要

3、就是非功过聚乙烯（PE）塑料制品，其用量大，回收难，废弃在自然界中很难降解,对生态环境造成很大的危害。但可降解塑料降解难控和残留光敏剂的毒性,使之难于推广应用。近年来研究较多的低温热氧化法降解塑料,其产物要经过漫长的生物作用才能最终转化成CO2和H2O。“白色污染”至今尚未找到一种满意的处理方法。TiO2光催化剂在紫外光的激发下产生电子与空穴,具有很强的氧化还原能力,能将吸附在其表面上的有机物彻底氧化成CO2和H2O[1,2]。Shang等[3]报道了TiO2固相光催化降解聚苯乙烯塑料(PS),在紫外光辐照下,TiO2光催化剂使PS的失重率、聚合

4、物的重均分子量的下降幅度和CO2的释放量明显增大;在酞菁铜表面修饰TiO2光催化后,荧光灯的激发也得到相同的结果[4]开辟了TiO2光催化剂降解塑料方面应用的新领域。本文用涂膜溶胶法来制备纳米TiO2颗粒PVA膜，通过对含纳米TiO2颗粒PVA膜的各种性能在紫外灯光照之前和之后的测试对比，对TiO2的光催化性能加以研究，并取得了一些结果。二.实验部分1.PVA膜的制备1.1仪器及试剂：紫外＿可见光分光光度计，HP4284，加热炉，烧杯若干，载波片若干，PVA颗粒，纳米TiO2颗粒,纯净水。1.2　含纳米TiO2颗粒PVA膜的制备　　将PVA颗粒加

5、入纯净水中，并用加热炉加热至200摄氏度左右，然后搅拌30分钟，当大约至胶状后，再加入纳米TiO2颗粒,再次搅拌调匀，使纳米TiO2颗粒均匀分布在PVA溶胶中，调匀之后，就得到纳米TiO2颗粒PVA溶胶涂膜溶液，然后用涂膜法将溶胶涂膜溶液均匀涂在载波片上，然后将载波片放置在通风处一个星期，就可以在载波片上形成薄膜，并将其取下，我们就可以得到纳米TiO2颗粒PVA膜。在本实验当中，我们分别做了几组纳米TiO2颗粒含量不同的PVA薄膜以供分析和测试，编号为1－1，1－2（少量），2－1，2－2（中量），3－1，3－2（大量）。2.膜的测试2.1对膜的

6、透光率的测试将我们所做的含纳米TiO2颗粒PVA膜分为两组,其中编号为1－2、2－2、3－2为第一组，将编号为1－1、2－1、3－1为第二组。对其进行透光率测试，分别将第一组膜放于紫外_可见光分光光度计上，对其进行光谱扫描，从而我们得到了含纳米TiO2颗粒PVA膜的光的透过率,对上面第一组各种样品分别进行透光率测试，从而我们可以得到不同样品的透光率曲线图。其测试结果如下：含纳米TiO2颗粒膜样品第一组编号1__2未光照时所测得的光透过率曲线含纳米TiO2颗粒膜样品第一组编号2__2未光照时所测得的光透过率曲线含纳米TiO2颗粒膜样品第一组编号3_

7、_2未光照时所测得的光透过率曲线之后，再对样品进行光照实验，从第一组样品中将编号为1－2、2－2、3－2的纳米TiO2颗粒PVA膜，以烧杯作为反应器，将含纳米TiO2颗粒PVA膜平放于烧杯中，膜面方向与光保持垂直，用三支紫外灯为光源，距离膜面大约15cm左右，在烧杯外面罩一个遮光罩，以排除外界不同光照条件的影响，同时也做到保护人体。对其进行光照大约48h之后，我们取出了样品，并且再次对其进行了透光率的测试，得到了进行紫外灯光光照之后的透过率曲线图，其测试结果如下：含纳米TiO2颗粒膜样品第一组编号1__2紫外灯光光照之后所测得的光透过率曲线含纳米

8、TiO2颗粒膜样品第一组编号2__2紫外灯光光照之后所测得的光透过率曲线含纳米TiO2颗粒膜样品第一组编号3__2紫外灯光光照之后所测得