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本论文探索半导性纳米氧化物的催化(以纳米TiO2为代表)和压电(以特种形态的纳米ZnO为代表)性能研究。
具体实验工作概括如下:
(1)用超声波协同纳米TiO2催化预处理用于制备木塑复合材料的原料,利用TG,SEM等测试手段观察这种处理方法同常规处理方法的优缺点。
(2)以糠醛作为模型化合物,用超声化学协同纳米TiO2法氧化降解糠醛进行了研究,并探讨了不同催化体系对超声氧化降解效果的影响,同时也讨论了pH值、双氧水的添加量、反应起始温度以及超声频率与功率的影响。结果表明,超声/TiO2/H2O2体系在50℃,中性条件下,降解效果最佳,超声和纳米TiO2的协同效应得到体现。
实验结果表明用超声代替紫外光对一些有颜色的废液进行催化降解的方法是可行的,尤其对于色度深,浊度大的废水,超声催化比光催化更具有优越性。超声/纳米TiO2/H2O2催化氧化降解糠醛效果明显,三小时能基本实现糠醛的全氧化降解。纳米TiO2催化与超声化学的协同效果在本试验范围内得到体现。反应体系pH值,反应起始添加的双氧水浓度,在30~50℃范围内反应起始温度,所施加的超声功率等条件对氧化降解效率影响较大。本实验的最佳条件为体系pH值为7,起始反应温度为50℃,施加超声波的功率(以功率密度计较为准确,功率密度为10~25W/cm3)4.8KW。在20~50KHz范围内,超声频率变化对氧化降解影响不明显。
(3)采用超声模板法制备了平行束状纳米ZnO晶须,将其与压电高聚物PVDF复合,用热压法制备六种含平行晶须状纳米ZnO不同质量分数的ZnO/PVDF复合材料:及PVDF与不同形态、尺寸的ZnO复合的材料。经取向、极化后对其结构、形态和介电性和压电性能进行了系统测试,结果表明:尺寸与形态对压电复合材料的影响极大,球型、准球型、四针状纳米ZnO和非纳米ZnO与无定型PVDF复合,虽经同样条件极化处理,并无压电性能产生。与传统观念不同,即使主体为PVDF,但随着平行晶须状纳米ZnO含量的增加,电性能参数呈非线性增大,在ZnO含量仅为15%左右时就产生了复合材料介电常数e和压电常数d33值的转折性突跃,与单一压电高聚物材料相比显著增加,且极化性能得到明显提高。