PVDF-HFP/ZnO和ZnO/NiO纳米复合纤维膜压电性能及催化性能的研究

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ZnO作为宽带隙(3.37 eV)半导体典型代表之一,以其易制备,稳定性强和生物安全性高的特点被广泛关注。ZnO作为一种功能材料,具有优异的压电性和光催化性能。在本文中,我们主要在这两个方面对ZnO基纳米材料进行研究。首先,我们基于静电纺丝技术和水热技术制备了一种高灵敏度分级式的无线压电传感器,并将该压电传感器用于足球运动员的训练监测。传感器的高灵敏度对于实时精确监测不易察觉的运动变化具有极其重要的意义,这是传统传感设备无法实现的。在此,通过在电纺聚偏二氟乙烯六氟丙烯(PVDF-HFP)纳米纤维表面水热生长ZnO纳米片,制备了具有高灵敏度的PVDF-HFP/ZnO复合纳米纤维压电传感器。研究表明,它具有1.9 V kPa-1的灵敏度和20 ms的响应时间,适用于0.02至0.5 N的力,并具有出色的耐用性和5000次循环的稳定性。此外,该传感器可以精确检测球员动作的细微变化,避免因过度训练而受伤。并且还使用了一种低功耗蓝牙,可跟踪运动员的锻炼并将输出信号无线传输到智能手机应用程序。该研究为医疗、康复医学、运动安全等领域的高精度检测和安全监测提供了可行的途径。其次,我们通过静电纺丝的制备方法成功制备了不同Zn/Ni摩尔比的ZnO/NiO异质结纳米纤维膜。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对纳米纤维的微观结构进行了表征。ZnO/NiO异质结纳米纤维膜对刚果红表现出优异的光催化性能,特别是在超声波和模拟太阳辐照协同作用下。刚果红在40min后降解率可达100%,降解常数为0.064 min-1。该催化剂在五个循环中保持了高光催化活性。此外,异质结纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抑菌效果,抑菌圈宽度在8 mm以上。而超氧自由基和羟基自由基在异质结纳米纤维膜降解污染物和杀菌的过程中起着重要作用。这项工作对于研究纳米纤维在废水处理中的潜在应用具有重要意义。
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