黄怀国[1]2001年在《导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的制备和性能研究》文中研究表明半导体纳米材料虽然制备方法很多，但因其粒径小，表面能高，易团聚而不能较好地得到广泛应用。若它同聚合物相结合，聚合物可起到载体作用，不仅可以防止团聚，而且可以控制粒子的尺寸大小和分布及提高稳定性，更重要的是，若想将粒子的特殊性能以材料形式付诸应用，必须实现它以某种形式与体相材料相复合与组装。聚合物具有良好的加工性能，使其在复合和组装半导体纳米粒子方面较其它材料有优势。利用半导体纳米粒子的光电特性，可将复合物制备成实用的新型非线性光学材料、电致发光、激光放大材料等，大大拓宽其应用范围。因而导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的研究虽然只是近十年才发展起来的，但其进展十分引入注目，并已成为近几年来材料研究的热点。 本文利用电化学组装法(electrochemical-assembly,ECA)在不同基底表面上依次组装和制备了对氨基苯硫酚(PATP)和聚苯胺(PANI)薄膜，并采用电化学组装(ECA)-电沉积法联用技术和电化学组装(ECA)-溶胶凝胶法(sol-gel)联用技术制备了TiO_2-PANI复合膜、ZnO-PANI复合膜和CdS-PANI复合膜。利用扫描隧道显微镜、电化学石英微天平、X-光电子能谱、拉曼光谱、循环伏安法、荧光光谱和光电流谱等技术研究PATP在金电极表面组装的动力学过程和PANI薄膜的表面形貌、结构和光电化学性质，并在研究PATP膜和PANI膜的结构及性质的基础上，对复合膜的结构、形貌及性质进行表征，同时还初步探讨了其性能和应用。本文还利用氧化铝模板(AAO)制备了PANI纳米管、Zn0纳米线、ZnO-PANI同轴纳米线及其阵列，并对它们的形貌和性质进行初步表征。主要研究结果如下： 中文挽要一、采用自组装技术在n＆W上获得较有序的PATP膜：1．PATP在An表面自组装过程包括两个阶段：0）吸附过程，该过程速度快，受 扩散过程控制；o）结构重组过程，该过程需要一定时间。2．PAh是以S－n键，并采用“站立”的方式吸附在金表面。3．PATP的组装有利于PANI的聚合，并对PANI的结构和形貌有影响。二、采用循环伏安法在PATP单分子层上制备了导电PANI膜：1．制备了叁种氧化还原态的多孔、絮状结构PNI膜，并对其导电性能和光电性 能进行研究。2．从部分氧化态PNI光电流谱得到的Fower图，表明PAN－－膜具有内光电发射 效应。从 Fower图求得的绝缘母体的禁带宽度为 3．33eV。从 MOttSChottky图 得到部分氧化态和还原态PNI在 1刀moCh HCIO。溶液①H＝0．43）的平带电位均 为0石3V卜S．SCE），并获得部分氧化态I？ANI的能带结构。3．提出建立在内光电发射效应基础上的部分氧化态I？APl光电化学新模型。4．初步讨论了制备条件对PANI膜性能的影响。叁、采用电化学组装－电赋联用技术获得纳米结构To。J？ANI复合膜：1．TIO。纳米微粒在PNI膜上呈紧密结构，并不完全覆盖PANI膜，微粒尺寸大 约川～200nln。2．电化学研究表明 TIO。－nNI复合膜只有在低扫描速度时＊，才表现出整 流效应；fio，－PAbl复合膜兼有TIO。微粒和PANI物种的阳极光电流谱带，表 现为复合材料的性质。以fio，－I？AN－－膜为光阳极组成的简单光化学电池有较高 的能量转换效率（最高可达3．9％）。3．利用MOttschop图得到PNI膜上ilo。微粒膜在1．OInoMi HCIO。溶液中的 平带电位为心．15V（V．SCE），其掺杂浓度为9．IX10”Cf’；并结合PAN’I的光电 化学模型，对fio。－PANI复合膜的光电化学过程进行解释。11 厦门大学理学博士学位论文 导电聚合蜘纳米半导体微粒复合膜的制备和性能研究 黄怀国Zbol7 4．热处理温度对 ho。－PANI复合膜的光电性质有影响，最佳处理温度为 150T。 5．Dq工yo盯复合膜能够有效处理含有苯酚的污水。 四、采用电化学组茨挤胶凝胶法联用技术获得纳米结构ZnO－PANI复合膜： 1．制备条件对ZnO溶胶的尺寸、光吸收和荧光性能尤其后两者的量子效应有较 大的影响。 2．利用溶胶－凝胶法在PANI膜上制备的ZnO微粒膜的结构和表面形貌与在An 表面上直接形成的ZnO微粒膜相似，具有均匀、致密、多孔的纳米结构。PANI 的多孔结构有抑制ZnO胶粒团聚的作用。ZnO微粒为六方纤锌矿晶型，微粒 尺寸大约10nln。 3．ZnO－PAN’I复合膜的拉曼光谱和红外漫反射光谱中的C－N特征谱带较ItN－－有 不同程度的兰移，表明了I％N’－的上丁H基团和h广离子有化学相互作用。 4．由于M－PAN－I复合膜中的ZnO微粒尺寸较小和出现新的表面态，使ZnO－PAN’I 复合膜荧光光谱有较大的兰移；同时由于PAN’l本身的光吸收及能量转移，使 ZnO．PANI复合膜荧光光谱强度较单纯ZnO微粒膜有所增强；胶体陈化时间和 ZnO胶粒表面富余物种对ZnO．PNI复合膜的性质有较大影响。 5．ZnO－I？APl复合膜中ZnO微粒具有光电化学纳米效应；ZnO－PAN－I复合膜的阳 极光电流谱在75
黄怀国[2]2002年在《导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的制备和性能研究》文中研究指明半导体纳米材料虽然制备方法很多,但因其粒径小,表面能高,易团聚而不能得到广泛应用。若它同聚合物相结合,聚合物可起到载体作用,不仅可以防止团聚,而且可以控制粒子的尺寸大小和分布及提高稳定性,更重要的是,若想将粒子的特殊性能以材料形式付诸应用,必须实现它以某种形式与体相材料相复合与组装。聚合物具有良好的加工性能,使其在复合和组装半导体纳米粒子方面较其它材料有优势。利用半导体纳米粒子的光电特性,可将复合物制备成实用的新型非线性光学材料、电致发光、激光放大材料等,大大拓宽其应用范围。因而导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的研究虽然只是近十年才发展起来的,但其进展十分引人注目,并已成为近几年来材料研究的热点。 利用电化学组装法(electrochemical-assembly,ECA)在不同基底表面上依次组装和制备了对氨基苯硫酚(PATP)和聚苯胺(PANI)薄膜,并采用电化学组装(ECA)-电沉积法联用技术和电化学组装(ECA)-溶胶凝胶法(sol-gel)联用技术制备了TiO_2-PANI复合膜、ZnO-PANI复合膜和CdS-PANI复合膜。利用扫描隧道显微镜、电化学石英微天平、X-光电子能谱、拉曼光谱、循环伏安法、荧光光谱和光电流谱等技术研究PATP在金电极表面组装的动力学过程和PANI薄膜的表面形貌、结构和光电化学性质,并在
席燕燕[3]2005年在《新型发光和光电材料的电化学》文中提出随着材料、能源、信息、生命和环境等领域中高新技术的迅猛发展,对新体系、新材料的需求与日俱增,电化学在满足这一需求中扮演着重要的角色。纳米半导体材料作为纳米材料的一个重要的分支,在功能材料和器件的发展中起着举足轻重的作用,其中发光和光电效应是这类材料至关重要的两方面性质:一方面,半导体纳米结构独特的光学性质为其在发光器件中的应用开辟了广阔的前景;另一方面,利用其光电效应,开发新型太阳能电池,可能成为解决日益迫近的能源枯竭问题的突破口之一。将半导体纳米结构与聚合物等异质材料相结合,不仅可以提高纳米微粒的稳定性,为半导体纳米结构的实用化提供了一条简洁的途径,复合体系还可能呈现新的光学特性,如作为发光材料时具有发光波长可调性,而且聚合物还可以提高其发光效率;将纳米结构半导体应用于太阳能电池已经成为近年来太阳能电池开发和利用的热点,其中选择合适的固态电荷输运材料以得到高的光电转换效率和高的电池工作稳定性是人们最为关注的问题之一。本论文的工作围绕着开发和利用二元半导体纳米材料的发光和光电性能,主要进行了两大方面的工作:(I)电化学制备和表征纳米CdS微粒膜,CdS/PANI复合膜、CdS纳米线和CdS/PANI同轴纳米电缆,重点利用荧光光谱研究了其光致发光性质,同时探讨了这些体系的发光增强机理;(II)利用固态氧化还原聚合物和纳米半导体构筑新型固态光伏电池,并对光伏电池的光电转换性能进行了初步的研究和探讨。具体研究内容如下:
李生英[4]2006年在《导电聚合物/半导体纳米复合材料的制备及其光催化性能研究》文中研究指明环境、能源、材料是二十一世纪的叁大主题，光催化技术正是与其关联最紧密的领域之一。从1972年至今的30多年，人们对光催化技术的探索在不断进步。光催化剂是决定光催化过程能否实际应用的关键因素之一。如何提高光生载流子的分离效率，实现光催化剂对可见光的响应，开拓光催化剂更广泛的应用领域，是研究者主要思考的一些问题。1977年问世的导电聚合物由于具有新颖的物理、化学性能和广阔的应用前景而受到了物理学、化学和材料科学家的高度关注，尤其是为了增大其电导率，人们进行了不懈的研究。1984年出现的纳米技术，更是把人们带入了一个无限神秘的“小尺寸，大世界”之中，也很快被引入到了光催化领域。具有纳米尺寸的光催化剂是减小光生载流子复合几率，提高光催化活性的保证。但随之又出现了对可见光响应能力的减弱以及纳米粒子严重的团聚问题。如果将其与导电聚合物进行复合，聚合物可以起到载体的作用，不仅可以防止团聚，而且可以控制粒子的尺寸大小和分布以及提高其稳定性。更重要的是，导电聚合物除了具有聚合物的稳定性外，还具有半导体的能带结构和对可见光及红外光的良好的吸收性能。所以，导电聚合物/半导体纳米复合材料就成了近几年材料科学的研究热点。本论文以最典型的叁种光催化剂——TiO_2、ZnO、SnO_2和最典型的叁种导电聚合物——聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PTh)、聚吡咯(PPy)为研究对象，采用Sol-gel法、固相法、微波辐射法先分别获得叁种光催化剂的纳米粉体或膜材料，然后通过原位聚合、固相聚合、乳液聚合分别得到了叁种典型的导电聚合物/半导体纳米复合材料。利用TG-DTA、XRD、XPS、TEM、SEM、AFM、FT-IR、UV-Vis、DRS、GPC等技术对复合材料进行了全面的研究。既掌握了半导体对导电聚合物性质的影响，也得到了聚合物对半导体光吸收行为的改变效果。总体来看，所得到的叁类复合物均对可见光表现出很强的吸收能力，属于可见光响应型纳米光催化剂。选择典型的染料废水和造成“白色污染”的聚乙烯塑料为目标，试验了光催化剂在消除污染中的作用，也以甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合反应为对象，从另一个角度试验了光催化剂在有机聚合反应中的催化活性。以能带理论为基础，探讨了导电聚合物对纳米半导体的光敏化机理。主要研究结果如下：1．利用Sol-gel法和原位聚合法得到了PANI/TiO_2-Fe~(3+)复合纳米粉，试验了其光催化活性。(1)TG-DTA分析表明，Ti(OC_4H_9)_4水解制备纳米TiO_2的最佳焙烧温度为500℃，所得TiO_2为纯锐钛矿结构，粒径18nm，形貌为球形。Fe~(3+)可以改普TiO_2的团聚，也可以阻止颗粒的长大，粒径约为10nm。PANI/TiO_2-Fe~(3+)复合微粒为具有核-壳结构的单分散球形颗粒，平均粒径25nm。(2)与纯PANI相比，PANI/TiO_2-Fe~(3+)纳米复合材料的红外光谱略向低波数方向红移。复合材料的热分解温度升高了180℃。(3)日光照射下，复合材料对20mg/L甲基橙30 min的光催化降解率为70.3％，表观速率常数为5.64×10~(-2)，光催化性能优于商品Degussa P25 TiO_2。(4)PANI具有更高的导带是提高TiO_2光催化活性的主要原因。2．利用浸渍-提拉法得到了PANI/TiO_2纳米复合膜，试验了其光催化活性。(1)浸渍-提拉法可以在载玻片表面沉积均匀、致密的、立方体形貌的TiO_2纳米微粒，包敷PANI后膜表面粗糙度提高，将更有利于光吸收。(2)PANI/TiO_2复合膜的吸收带边约为390nm，与TiO_2薄膜相比红移了20nm，对可见光的吸收显着增强，在630nm处有最大吸收。XPS分析结果表明，PANI/TiO_2复合膜中N~+/N之比高达0.63，高于块体PANI的0.57和理想的本征态盐中的0.5，表明掺杂程度高。(3)太阳光照射120 min，PANI/TiO_2复合膜对20mg/L罗丹明-B溶液的光催化降解率为67.1％。与无催化剂的降解反应相比，活化能降低3.415 kJ/mol。3．通过室温固相反应得到了PTh/ZnO复合纳米粉，试验了其光催化活性。(1)固相法分别在30min内得到了ZnO、PTh和PTh/ZnO纳米粉，分别为球形、针状和棒状形貌。(2)与纯PTh相比，PTh/ZnO复合纳米粉的热分解温度升高153℃，在200～600nm范围内表现有比ZnO和纯PTh都强的光吸收。DRS分析得聚合物中噻吩的聚合度为9。(3)用λ=253.7 nm的紫外线照射240 h，PTh/ZnO复合纳米粉使PE塑料失重31.2％，并碎裂为粉末。4．通过微波辐射技术、乳液聚合法以醋酸纤维素为成膜剂得到了PPy/SnO_2/CA纳米复合膜。(1)微波辐射技术在很短时间内得到了粒径13nm的SnO_2，乳液法所得PPy/SnO_2为核-壳结构，壳层厚度17nm。(2)与纯PPy相比，PPy/SnO_2复合纳米粉的热分解温度升高100℃，紫外吸收发生红移。(3)利用PPy具有更高的导带电位、SO_3~(2-)体现给电子性、H~+离子体现得电子性的特点，荧光灯下PPy/SnO_2/CA复合物存在时，MMA聚合所得PMMA的数均分子量1.3×10~5，分布指数1.06，接近单分散性。
程云涛[5]2008年在《具有核壳结构的共轭聚合物/TiO_2纳米复合材料的合成及其光物理效应》文中进行了进一步梳理聚合物基无机纳米复合材料不仅具有纳米材料的表面效应和量子尺寸效应,而且将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物的韧性、加工性及介电性能揉合在一起,从而产生许多特异的性能,在电子学、光学、机械学、生物学等领域展现出广阔的应用前景。本论文首先对纳米TiO_2进行表面改性处理,然后通过原位聚合法和反胶束微乳液聚合法成功的合成了PANI/TiO_2纳米复合材料,通过强碱诱导下的脱氯化氢聚合法合成了PMOCOPV/TiO_2复合材料,运用IR、XRD、TG、DSC、TEM、Raman、SEM、Uv-Vis、元素分析等各种仪器对复合材料进行了结构表征,并对材料的性能进行了研究,结果表明:经表面改性后的纳米TiO_2能较好的分散在PANI和PMOCOPV中;溶液法合成的PANI/TiO_2和PMOCOPV/TiO_2复合材料是具有核壳结构的的复合粒子,在反胶束微乳液法中得到纳米棒状的PANI/TiO_2复合材料,掺杂纳米TiO_2后复合材料热稳定性均得到增强。分别对PANI、PMOCOPV及PANI/TiO_2,PMOCOPV/TiO_2等复合材料进行荧光光谱分析。结果表明:PANI/TiO_2复合材料的发光强度随着TiO_2含量的增加得到较大加强;PMOCOPV/TiO_2纳米复合材料的最大发射波长随着TiO_2含量的增加发生红移,荧光寿命约为1ns,且随着TiO_2含量的增加荧光强度和荧光寿命得到显着提高,最后初步探讨了纳米TiO_2与PMOCOPV复合的发光机理。
于佳[6]2007年在《PANI-TiO_2复合方法的探索及光电性能研究》文中研究指明本文分别以电化学和化学氧化聚合的方法,合成聚苯胺及聚苯胺/纳米二氧化钛的复合材料,利用UV-VIS、Raman、FT-IR、TGA、XRD等测试手段对复合材料进行表征,并以罗丹明B为目标降解物,评价复合材料的光催化活性,同时对其催化机制进行分析。讨论了用循环伏安方法合成PANI膜和PANI/TiO2复合膜的过程中,扫描上限、苯胺单体浓度、电解液的种类和浓度对聚合反应的影响。实验结果表明:苯胺单体浓度存在极值点,即当浓度为0.5mol/L时聚合反应中氧化-还原电流最大;在浓度为1.0mol/L的HClO4介质中制得的薄膜的成膜性及牢固性更好;聚合反应的引发需要在较高的电位下进行,一旦形成聚合膜,则可在较低电位进行。而在TiO2膜电极上引入构造PANI与TiO2之间电子传递通道的分子锚后,起到了降低反应引发电位和加快反应速度的作用,分子锚的吸附浓度在0.3mmol/L时的效果最好。复合膜的光催化活性与PANI的分子结构有关,通过交替电位的控制,可以提高复合膜的光催化活性。采用溶液原位聚合法、湿法聚合法制备了以TiO2为核不同酸掺杂PANI为壳的复合粒子;利用水热法合成了以不同酸掺杂PANI为核TiO2为壳的复合粒子。实验结果表明,复合粒子间不是简单的混和,在两种物质之间存在着相互作用。以HCl掺杂PANI为核,以TiO2纳米粒子为壳的复合粒子吸光范围较TiO2有所扩宽,有利于电荷载流子的迁移,光催化活性有所提高。
姚权桐[7]2010年在《导电聚合物修饰的光催化剂》文中研究指明环境、能源、材料是二十一世纪的叁大主题，光催化技术正是与其关联最紧密的领域之一。光催化剂是决定光催化过程能否实际应用的关键因素之一。如何提高光生载流子的分离效率，实现光催化剂对可见光的响应，开拓光催化剂更广泛的应用领域，是研究者主要思考的一些问题。1977年问世的导电聚合物由于具有新颖的物理、化学性能和广阔的应用前景而受到了物理学、化学和材料科学家的高度关注，尤其导电聚合物除了稳定性外，还具有半导体的能带结构和对可见光及红外光的良好的吸收性能。所以，近几年导电聚合物/半导体纳米复合材料就成了材料科学的研究热点。本论文以沉淀法、水热法分别获得ZnO、TiO_2两种光催化剂的纳米粉体。采用PAN对上述ZnO、TiO_2纳米粉体进行修饰，分别得到了PAN/ZnO、PAN/TiO_2复合光催化剂。此外，以PAN为载体，制备了负载型TiO_2/PAN光催化剂。利用XRD、FT-IR、DRS、UV-Vis、TEM等技术对复合催化剂进行了全面的研究。选择活性艳蓝溶液作为模拟废水，考察了光催化剂对染料废水的降解能力，并以能带理论为基础，探讨了导电聚合物对纳米半导体的光敏化机理。主要研究结果如下：1．基于PAN/ZnO复合光催化剂的性能的研究：通过原位聚合法制备了PAN/ZnO纳米复合材料，通过FT-IR、UV-Vis光谱探讨了复合材料的光吸收性能。结果发现，与纯ZnO相比，PAN/ZnO复合光催化剂的红外光谱略向低波数方向红移。采用活性艳蓝溶液作为催化模型，对复合材料光催化性能进行了检测，并与相同条件下纳米氧化锌的光催化性能进行了比对分析。结果表明，该复合光催化剂在紫外灯作用下对活性艳蓝催化降解3h后，活性艳蓝的降解率为26.92%，纯氧化锌光催化降率为23.53%。太阳光照射下降解率分别为12%和6.9%。复合光催化剂的光催化性能都有较大程度的提高。2．基于PAN/TiO_2复合光催化剂的性能的研究：通过原位聚合法制备了PAN/TiO_2纳米复合材料，UV-Vis吸收光谱发现，照比单一体纳米光催化剂TiO_2的UV-Vis吸收光谱，复合纳米光催化剂吸收光谱发生了明显的红移。通过对模拟活性艳蓝的降解实验发现，紫外光照射下降解3h后，活性艳蓝的降解率为40.66%，太阳光照射下降解率分别为18.1%。复合催化剂具有更高的光催化活性。3．基于TiO_2/PAN复合光催化剂的性能的研究：通过原位聚合法制备了TiO_2/PAN纳米复合材料，UV-Vis吸收光谱发现，照比单一体纳米光催化剂TiO_2的UV-Vis吸收光谱，复合纳米光催化剂吸收光谱发生了明显的红移。对通过对模拟活性艳蓝的降解实验发现，紫外光照射下降解3h后，活性艳蓝的降解率为30%，太阳光照射下降解率分别为20.45%。复合催化剂具有更高的光催化活性。
闫云辉[8]2005年在《Q态CdS及其聚合物杂化膜的制备与光电性能研究》文中提出纳米复合材料是材料科学的一个重要前沿领域,其中,半导体纳米粒子/聚合物基复合材料由于具有优越的光电性能而受到广泛关注,成为材料研究的热点。本论文系统地综述了国内外聚合物基纳米复合材料的研究进展情况,合成了一系列小尺寸、单分散的Q-CdS及其聚合物复合膜,对其量子尺寸效应进行了研究,具体内容如下: 1.本文采用一种新的制备Q态CdS纳米粒子的方法—聚合物分散法。利用水溶性聚合物(PVA、PVP、PAA)作为分散剂,硫醇(2-巯基乙醇、十二硫醇、硫脲)作为配体,通过改变聚合物类型、含量、硫醇的种类、用量、硫化氢加入量以及反应时间,在聚合物网络中构筑出多种小尺寸、单分散的Q态CdS。经过离心沉降、洗涤、真空干燥得到水溶性的CdS,并具有较好的稳定性。 2.通过紫外-可见光谱、X-射线衍射、荧光光谱研究了Q态纳米CdS粒子的量子尺寸效应,利用透射电镜观察了CdS纳米粒子的尺寸与形貌。结果发现Q态纳米CdS的紫外吸收峰、荧光发射峰蓝移,X-射线衍射峰明显宽化,表明制得的CdS粒子的尺寸小、单分散性好,具有明显量子尺寸效应。X-射线衍射结果表明Q-CdS存在立方(cube)和六方(hexagon)两种晶型。 3.以聚乙烯醇(PVA)为基体,采用原位生成法制备出Q-CdS/PVA聚合物杂化膜,通过改变配体和硫源的用量控制杂化膜中Q态CdS纳米粒子的尺寸;利用聚乙烯醇的羟基与Cd~2+(CdS)的相互作用保证Q-CdS的单分散性。研究结果表明,Q态CdS纳米粒子在聚合物杂化膜中仍表现出明显的量子尺寸效应,为进一步研究Q-CdS/聚合物复合膜的光电性能打下了基础。 4.将制备好的Q态CdS纳米粒子氯仿溶液分别与两种功能聚合物(聚苯乙炔和聚苯胺)氯仿溶液共混,超声分散,挥发溶剂成膜,制备
钟淮真[9]2006年在《功能高分子膜的制备及其在光催化降解与电合成中的应用》文中认为以溶剂热生长技术(solvothermal technique)制备了半导体CdS纳米微粒，在ITO导电玻璃上，采用电化学方法合成导电聚合物聚苯胺薄膜(Polyaniline，简记为PANI)，以提拉法将CdS的纳米颗粒涂布其上，自组装得纳米CdS／PANI膜，荧光光谱(Photoluminescence，简记为PL)及非线性Z-扫描(Z-Scan)法研究了复合膜的光学特性。 采用强迫水解法和水解加热法制备了α-Fe_2O_3、ZnO纳米微粒及其复合颗粒，以纳米微粒作为前驱体、环境友好材料交联壳聚糖膜(Crosslinking Chitosan，简记为CCS)溶胶为负载，制得纳米微粒／CCS膜，并用以处理甲基橙模拟染料废水溶液。 研究结果表明：无机半导体材料与有机聚合物复合功能膜材料具有光学、光催化相互促进性能。经CdS修饰后，CdS／PANI膜的荧光发射峰强度增强，位置较单一PANI膜移至420nm处，同时复合物膜的非线性光学特性也有显着的提高。α-Fe_2O_3-ZnO／CCS复合膜对甲基橙的脱色率在60min内高达96.1％，脱色效果较a-Fe_2O_3／CCS膜(92.8％)和ZnO／CCS膜(76.7％)好。复合壳聚糖膜对甲基橙的降解脱色遵循一级反应动力学规律。 基于壳聚糖的优良特性，在N-N二甲基甲酰胺溶液中，以尿素和磷酸为反应物质，表面修饰壳聚糖膜制得磷酸化壳聚糖离子交换膜(Phosphorylated Chitosan Membrane，简记为PCM)。膜特性研究表明：PCM可稳定存在于碱性条件下，且具有离子传导性，并且随电流密度增大，离子传导能力增强；在电解法制备FeO_4~(2-)时可以取代Nafion膜作为电解槽隔膜，该隔膜可多次重复使用，耐受性能较好，制备方法简单，价格便宜，有望实现工业化。
云虹[10]2008年在《改进型纳米TiO_2复合膜的光生阴极保护研究》文中研究表明纳米TiO_2薄膜独特的光电化学性质,已受到广泛的关注,并成功应用于光催化处理污染物、超双亲自清洁、太阳能转换和储存等高科技领域。TiO_2的光电特性在金属腐蚀防护方面表现出诱人的应用前景,正日益受到人们的重视。然而,TiO_2是宽禁带半导体化合物,只吸收λ＜387nm的紫外光,太阳能利用率仅为3-4%,而且光生电子—空穴对快速复合,光转化效率还很低,通常在暗态下难以对金属基体起到有效的光生阴极保护作用。本论文侧重发展多种纳米TiO_2复合膜及表面改性技术,探索纳米涂覆层表面均一化、消除各种物理缺陷的有效技术,以期在TiO_2纳米覆盖膜材料的制备和改性方面有所突破。发展环境友好的水热法制备特殊纳米结构的TiO_2薄膜,研究在金属防护中可能的应用,考察相关的影响因素和规律性,揭示TiO_2表面结构和光电性质的相关性。结合掺杂和半导体复合技术有效地延长TiO_2光生电子-空穴对的寿命,强化暗态下的光生阴极保护作用,并探索纳米TiO_2复合膜光生阴极保护的作用机理。主要的研究进展及成果如下:1.发展了溶胶.凝胶法和浸渍一提拉技术,在316L SS表面分别构筑N、S和Cl改性的纳米TiO_2复合膜。经不同的无机离子改性的TiO_2纳米膜的表面形貌、微结构和结晶度存在明显差异。N改性的纳米TiO_2膜结晶度良好,膜表面更均一和致密,平均的晶粒尺寸为25 nm。在相同的测试条件下,N改性的TiO_2纳米膜具有较高的光电响应。2.N改性的TiO_2纳米膜在0.5 mol/L NaCl溶液中具有较好的表面阻挡层作用。在白光的照射下,N-TiO_2复合膜可为金属基体提供有效的阴极保护,而在暗态下,阻挡层发挥主要作用,可有效地保护金属免遭腐蚀.纳米N-TiO_2薄膜对金属基体有双重的保护作用。3.采用溶胶-凝胶法制备非金属B掺杂的CeO_2,B原子固溶于CeO_2晶隙中,形成了B-Ce-O键。结合半导体复合技术,在不锈钢表面构筑(外)TiO_2|(内)B-CeO_2纳米复合膜。光电化学测试结果表明,在白光照射下,TiO_2|B-CeO_2复合膜可使金属基体处于阴极保护状态,而且当停止光照后,纳米TiO_2 | B-CeO_2复合膜可实现持续的光生阴极保护作用,即暗态下TiO_2| B-CeO_2 | 316L SS电极的电位可稳定在-0.10V_(SCE)附近(低于316L SS的自然腐蚀电位),并保持一段较长的时间(～7h)。另一方面,TiO_2 | B-CeO_2复合膜作为阻挡层也有较好的保护性能,复合膜光生阴极保护和阻挡层双重作用的有机结合可更好地实现对金属的有效防护。4.发展环境友好、成本低廉、操作简便的水热合成法,并结合简单的后处理技术,在Ti基底表面制备了锐钛矿型纳米TiO_2薄膜。对水热反应的温度和时间工艺参数的调节可实现对纳米TiO_2薄膜的表面结构和厚度的可控。不同表面结构和厚度的纳米TiO_2薄膜具有不同的光电响应行为。在膜厚一致的条件下,在白光照射下,水热合成的网络状结构的TiO_2纳米膜和电化学阳极氧化制备的TiO_2纳米管阵列膜均可提供有效的光生阴极保护作用。5.发展低温水热法制备特定晶型纳米TiO_2薄膜。与常规高温煅烧(450℃,2h)制备锐钛矿型TiO_2的方法相比,环境友好的水热法可在低温(170℃)下制得结晶度良好的锐钛矿型TiO_2。通过改变水热工艺参数,可控制TiO_2的结晶程度和表面形貌。在模拟海水介质中,与常规450℃热处理2h所制备的TiO_2纳米膜相比,170℃水热反应4h获得的结晶度高、结构致密的TiO_2纳米膜对金属基体具有更好的防护性能。
参考文献：
[1]. 导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的制备和性能研究[D]. 黄怀国. 厦门大学. 2001
[2]. 导电聚合物-纳米半导体微粒复合膜的制备和性能研究[J]. 黄怀国. 材料导报. 2002
[3]. 新型发光和光电材料的电化学[D]. 席燕燕. 厦门大学. 2005
[4]. 导电聚合物/半导体纳米复合材料的制备及其光催化性能研究[D]. 李生英. 西北师范大学. 2006
[5]. 具有核壳结构的共轭聚合物/TiO_2纳米复合材料的合成及其光物理效应[D]. 程云涛. 福建师范大学. 2008
[6]. PANI-TiO_2复合方法的探索及光电性能研究[D]. 于佳. 黑龙江大学. 2007
[7]. 导电聚合物修饰的光催化剂[D]. 姚权桐. 大连工业大学. 2010
[8]. Q态CdS及其聚合物杂化膜的制备与光电性能研究[D]. 闫云辉. 华南师范大学. 2005
[9]. 功能高分子膜的制备及其在光催化降解与电合成中的应用[D]. 钟淮真. 福建师范大学. 2006
[10]. 改进型纳米TiO_2复合膜的光生阴极保护研究[D]. 云虹. 厦门大学. 2008
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