PVC共轭衍生物及其复合材料光催化性能的研究

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半导体光催化技术是一种有效利用可再生能源、对环境友好的理想新技术。本文制备了CPVC、Cu/CPVC和CPVC/PI三种光催化剂,并从结构、形貌、光学性能和催化活性进行了表征。以聚氯乙烯为原料,通过热处理的方式制备了具有共轭结构的聚氯乙烯衍生物CPVC,借助扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)、电化学阻抗谱(EIS)等表征手段对CPVC微粒进行分析。结果表明:PVC经热处理形成了共轭结构,且随着温度升高CPVC可见光响应增强,240℃的CPVC比低温处理的CPVC光生电子空穴分离效果更好。降解罗丹明B实验结果表明,所制备的CPVC具有一定的光催化活性。以聚氯乙烯和乙酸铜为原料,通过静电纺丝法和高温煅烧法制备Cu/CPVC复合材料,通过SEM、XRD、FTIR对材料进行了表征,结果表明:Cu/CPVC复合材料中铜为立方相晶型,铜粒子均匀分布在复合中。铜的复合使复合丝材料的光吸收明显加强,而且其光生电子-空穴对复合的几率明显减小,电子-空穴分离效率显著提高。以催化还原对硝基苯酚为反应模型,考察了不同铜含量的还原活性,实验结果表明,随着铜质量分数的增加,Cu/CPVC复合材料对对硝基苯酚的光催化还原反应速率先增加后减小,当Cu的质量分数为8%时复合材料光催化活性最高,并且光照条件下比黑暗具有更高的反应速率,表明光生电子可以参与对硝基苯酚的还原反应。以三聚氰胺、均苯四甲酸二酐和聚氯乙烯为原料,制备了CPVC/PI复合材料,借助SEM、XRD、FTIR、XPS、UV-vis DRS、PL等表征手段对样品进行了一系列表征分析。结果表明:CPVC/PI复合微粒的主要化学组成为PI和CPVC,且复合微粒分散程度有了提高、复合CPVC后光吸收能力增强、光生电子-空穴的分离效率有了明显提高。以罗丹明B为模拟污染物,考察催化剂的光催化活性,结果显示:CPVC/PI复合微粒具有良好的可见光催化活性,为纯PI的3.5倍,制备条件的最优比例为CPVC:PI为1:50,该催化剂具有很好的循环稳定性,活性物种捕捉实验表明电子、空穴和超氧自由基起主要作用,进而推测出该催化剂光催化反应速率加强机理。
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