zno-聚苯胺纳米复合材料制备及性能地研究

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1、摘要随着环境污染的加剧和蔓延，绿色环保成为人们关注的热点，半导体纳米材料作为一种高活性的光催化剂，在催化分解有机污染物方面具有十分重要的应用。纳米Zn0易于制备，生产成本低，无毒，在光照下稳定，可以循环使用。但是它吸收的光仅限于紫外光区，在有机物中分散性差，而且抗酸碱能力弱。所以，如何对纳米ZnO进行处理，从而更好地应用于实际生产和生活成为人们研究的重点。本文分别采用直接沉淀法和水热法，制备出不同形貌的纳米ZnO，考察了有机溶剂、反应温度和时间对其形貌的影响，并对形成机理进行了初步探讨；使用水热法和回流法对纳米Zn0进行表面化学改性，并通过溶液聚合法和乳液聚合法与聚苯胺复合，考察

2、了反应时问、制备方法和原料配比对样品结构、性能的影响；对纳米znO和ZnO一聚苯胺纳米复合材料光催化降解有机物性能进行了研究。具体内容主要有以下几个部分：第一部分分别采用直接沉淀法和水热法成功制备出颗粒状、棒状和球状的纳米ZnO。首先，以醋酸锌和氢氧化钠为原料，采用简单易行、成本低廉的液相直接沉淀法，在醇溶剂中成功制得了不同形貌的纳米ZnO；通过改变溶剂种类、反应温度和反应时间可以实现对氧化锌纳米晶的形貌控制，其中，反应温度和反应时间是纳米氧化锌形貌控制的重要影响因素；在乙醇溶剂中可以得到分散性好、大小均一的ZnO纳米颗粒和纳米棒；其次，采用水热合成法制备了片状氧化锌形成的球形纳

3、米结构，实验发现，不同的锌源、反应温度对所合成的纳米氧化锌的形貌具有较大的影响。第二部分通过溶液和乳液原位聚合法制备氧化锌一聚苯胺(PANI)复合材料。以硅烷偶联剂KH．42为原料，采用回流法和水热法对纳米ZnO进行表面改性，实验结果表明水热法改性效果更好；通过原位聚合制备Zn0．聚苯胺纳米复合材料，分别采用溶液聚合法和皮克林乳液聚合法，对改性和未改性的纳米znO以过硫酸铵(APS)为氧化剂引发苯胺单体原位聚合，成功制备了纳米ZnO一聚苯胺复合材料，该材料在400．700nm的可见光区存在较强吸收，扩大了纳米zn0的光谱吸收范围。摘要第三部分对纳米Zn0和Zn0一聚苯胺复合材料对

4、亚甲基监(MB)的光催化性能进行了研究，讨论了催化剂加入量、纳米ZnO的形貌对有机染料光催化脱色率的影HI句，实验结果表明纳米ZnO具有较高的紫外光催化效率，棒状和球状ZnO脱色率更高，最高可达到98．9％。复合材料在可见光照射下催化分解亚甲基蓝，棒状ZnO改性后与聚苯胺复合所得样品催化率达到97．7％。催化后的样品晶体结构和紫外一可见光吸收没有变化，其中球状纳米ZnO一次循环光催化率达到96％。实验结果表明，通过直接沉淀法和水热法可以制备出形貌单一、尺寸均匀具有较高紫外光催化活性的棒状、颗粒状和球状纳米ZnO；通过原位聚合法制备的Zn0一聚苯胺复合材料具有较高可见光光催化活性。

5、研究工作可以促进纳米ZnO作为光催化剂在实际生产生活中的应用。关键词：纳米：氧化锌；聚苯胺；复合材料；光催化垒!!!!呈!!AbstractWiththeincreasingse“ousextensionofenvironmentalp01lution，moreandmorepeopleareattractedtodeVoteintothemselVestoenVironmentalpropection．Semiconductornanomaterialusedasemcientphotocatalystplaysaimportantroleinthedecompositiono

6、fo唱aniccontamination．Nano-Zn0hastheadVantagesoflowcost，easypreparation，stabilityunderillumination，nontoxicandrecycle．HoweVer，itsli曲tabso巾tionislimitedtotheultraVioletregion．Thedispersibilityino唱anicsolventsandacid—resistanceofnano-Zn0arepoor．Therefore，howtoprocessZnOnanomaterialstoimproVethep

7、erformanceforactualapplicationbecomesthekeypointwhichtheresearchersstudy．Inthethesis，Zn0nanomaterialswithdi艉rentmo印hologiesweresuccessfullypreparedthroughhydrothemlalandliquid—phaseprecipitationmethods．TheinnuenceoforganicsolVents，reactiontem