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聚酰亚胺/金属氧化物复合薄膜的制备及光催化性能研究

作　者: 米元雪
导　师: 李青
学　校: 北京服装学院
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 聚酰亚胺离子交换负载复合光催化
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以聚酰亚胺（PI）为载体，采用离子交换法制备聚酰亚胺/金属氧化物复合薄膜，并研究了制备条件对复合薄膜光催化性能的影响。此外，本文还通过复合金属氧化物的方式对薄膜进行改性，并研究了离子交换液中金属离子掺入量对复合薄膜光催化性能的影响。利用能量色散X射线荧光能谱（EDXRF）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、全反射傅里叶红外光谱（ATR-FTIR）等技术手段对复合材料进行形貌和结构等表征，并以对亚甲基蓝的降解率来评价材料的光催化性能。研究结果表明：（1）采用表面改性离子交换法制备的PI/SnO₂复合薄膜，在400℃热处理5h时其光催化活性最高，6h亚甲基蓝降解率可达98.55%。SnO₂颗粒粒径尺寸在20nm左右，薄膜表面聚酰胺酸（PAA）热酰亚胺化完全。（2）通过复合TiO₂的方法改性PI/SnO₂复合薄膜，离子交换液中钛的掺入量为20%时，其光催化活性最高，6h亚甲基蓝降解率可达99.20%，SnO₂以金红石型存在，颗粒尺寸在20nm左右。（3）制备的PI/ZnO复合薄膜，在420℃热处理3h时，其光催化活性最高，亚甲基蓝5h降解率可达98.88%。ZnO以六方纤锌晶型存在，颗粒尺寸在25nm左右，PAA热酰亚胺化完全。（4）采用复合TiO₂的方法改性PI/ZnO薄膜，通过改变离子交换液实现了钛和锌的共同负载，且离子交换液中钛的掺入量为40%时其光催化活性最高，亚甲基蓝5h降解率可达99.10%，催化剂颗粒尺寸在25⁴0nm之间。（5）采用复合铁的氧化物的方法来改性PI/ZnO薄膜，通过改变离子交换液提高铁的氧化物的负载量的同时提高了复合薄膜的光催化活性，且离子交换液中铁的掺入量为15%时，其光催化活性最高，亚甲基蓝5h降解率可达99.18%，催化剂颗粒尺寸在25nm左右。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
前言  9-10
第1章绪论  10-22
  1.1 聚酰亚胺概述  10-13
    1.1.1 聚酰亚胺的性能及应用  10-11
    1.1.2 聚酰亚胺的合成方法  11-13
  1.2 聚酰亚胺/金属氧化物复合材料  13-18
    1.2.1 金属氧化物的性能及应用  13-14
    1.2.2 金属氧化物的制备  14-15
    1.2.3 聚酰亚胺/金属氧化物复合材料的性能  15-16
    1.2.4 聚酰亚胺/金属氧化物复合材料的制备方法  16-18
  1.3 光催化  18-21
    1.3.1 光催化机理  18
    1.3.2 光催化应用  18-19
    1.3.3 光催化剂的改性方法  19-20
    1.3.4 聚酰亚胺作为光催化剂载体的作用  20-21
  1.4 论文研究的背景及意义  21-22
第2章 PI/SnO_2复合薄膜的制备及光催化性能研究  22-31
  2.1 引言  22
  2.2 实验部分  22-25
    2.2.1 实验试剂  22-23
    2.2.2 实验仪器  23
    2.2.3 离子交换法制备 PI/SnO_2复合薄膜  23-24
    2.2.4 光催化性能评价  24-25
    2.2.5 复合材料测试表征  25
  2.3 结果与讨论  25-30
    2.3.1 PI/SnO_2复合薄膜的光催化活性及影响因素  25-28
    2.3.2 PI/SnO_2复合薄膜的表征  28-30
  2.4 本章小结  30-31
第3章复合 TiO_2的 PI/SnO_2薄膜的制备及光催化性能研究  31-39
  3.1 引言  31
  3.2 实验部分  31-33
    3.2.1 实验仪器  31-32
    3.2.2 实验试剂  32
    3.2.3 复合 TiO_2的 PI/SnO_2薄膜的制备  32
    3.2.4 光催化性能评价  32
    3.2.5 复合材料测试表征  32-33
  3.3 结果与讨论  33-38
    3.3.1 复合 TiO_2的 PI/SnO_2薄膜的光催化活性及影响因素  33-35
    3.3.2 复合 TiO_2的 PI/SnO_2薄膜的表征  35-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章 PI/ZnO 复合薄膜的制备及光催化性能研究  39-49
  4.1 引言  39
  4.2 实验部分  39-41
    4.2.1 实验试剂  39-40
    4.2.2 实验仪器  40
    4.2.3 离子交换法制备 PI/ZnO 复合薄膜  40-41
    4.2.4 光催化性能评价  41
    4.2.5 复合材料测试表征  41
  4.3 结果与讨论  41-48
    4.3.1 PI/ZnO 复合薄膜的光催化活性及影响因素  41-45
    4.3.2 PI/ZnO 复合薄膜的表征  45-48
  4.4 本章小结  48-49
第5章复合 TiO_2的 PI/ZnO 薄膜的制备及光催化性能研究  49-58
  5.1 引言  49
  5.2 实验部分  49-51
    5.2.1 实验仪器  49-50
    5.2.2 实验试剂  50
    5.2.3 复合 TiO_2的 PI/ZnO 薄膜的制备  50
    5.2.4 光催化性能评价  50
    5.2.5 复合材料测试表征  50-51
  5.3 结果与讨论  51-56
    5.3.1 复合 TiO_2的 PI/ZnO 薄膜离子交换液的选择  51-53
    5.3.2 热处理过程对复合 TiO_2的 PI/ZnO 复合薄膜光催化性能的影响  53-54
    5.3.3 复合 TiO_2的 PI/ZnO 薄膜的表征  54-56
  5.4 本章小结  56-58
第6章复合铁的 PI/ZnO 薄膜的制备及光催化性能研究  58-66
  6.1 引言  58
  6.2 实验部分  58-59
    6.2.1 实验仪器  58
    6.2.2 实验试剂  58-59
    6.2.3 复合铁的 PI/ZnO 薄膜的制备  59
    6.2.4 光催化性能评价  59
    6.2.5 复合材料测试表征  59
  6.3 结果与讨论  59-65
    6.3.1 复合铁的 PI/ZnO 薄膜离子交换液的选择  59-62
    6.3.2 热处理过程对复合铁的 PI/ZnO 薄膜光催化性能的影响  62-63
    6.3.3 复合铁的 PI/ZnO 薄膜的表征  63-65
  6.4 本章小结  65-66
第7章结论  66-68
参考文献  68-75
硕士期间发表的论文  75-76
致谢  76

聚酰亚胺/金属氧化物复合薄膜的制备及光催化性能研究

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