【摘 要】
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ZnO具有独特的结构和优异的性能,其中包括电学、磁学、常温发光性能和抗菌抗紫外等性能。因此在纳米发电机、化纤纺织品、光电子器件和陶瓷等领域展现出了很好的应用前景。不同形貌、尺寸的微纳米结构具有不一样的性质,因此制备和研究不同形貌、尺寸的微纳米ZnO材料是极其有意义的。ZnO自身带有一定的缺陷,在一定程度上降低了其光催化性能。通过研宄发现,稀有金属离子掺杂可以有效地改善半导体光催化剂的光催化性能。涤
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ZnO具有独特的结构和优异的性能,其中包括电学、磁学、常温发光性能和抗菌抗紫外等性能。因此在纳米发电机、化纤纺织品、光电子器件和陶瓷等领域展现出了很好的应用前景。不同形貌、尺寸的微纳米结构具有不一样的性质,因此制备和研究不同形貌、尺寸的微纳米ZnO材料是极其有意义的。ZnO自身带有一定的缺陷,在一定程度上降低了其光催化性能。通过研宄发现,稀有金属离子掺杂可以有效地改善半导体光催化剂的光催化性能。涤纶织物是一种具有多种优良性能的材料,但涤纶中缺少亲水基团,以致于涤纶织物亲水性较差。因此,对涤纶织物进行改性来提高其亲水性,进而提高织物与纳米材料的结合牢度。将ZnO应用在改性涤纶织物上可以赋予织物光催化性能、抗紫外性能和抗菌等多功能性,但ZnO与织物的结合牢度差。针对上述这些问题,本文制备了不同形貌的ZnO;并对片花状纳米ZnO进行稀有金属Cs元素掺杂,以增强ZnO的光催化性能;并使不同形貌的Cs-ZnO在改性涤纶织物上可控生长,并采用偶联剂来提高不同形貌Cs-ZnO与改性涤纶织物的牢度,以制备多功能性的改性涤纶织物。主要内容如下所示:一.采用Zn(NO3)2.6H2O和(CH2)6N4为原料,探讨了不同浓度的表面活性剂柠檬酸三钠对ZnO形貌的影响。并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)以及光致发光(PL)等方式对ZnO的形貌、性能及结构等进行表征。并且将亚甲基蓝溶液(MB)作为有色污染物,研究了不同形貌ZnO的光催化性能。结果表明:在紫外光照1h后,片花状ZnO对MB的降解率达到85.1%,棒状ZnO对MB的降解率为81.45%,柱状ZnO对MB的降解率为75.88%。其中片花状ZnO的禁带宽度最小,晶体缺陷浓度最高,光催化活性最佳。二.通过水热法制备不同摩尔比稀有金属Cs掺杂的片花状纳米ZnO,并对所制备的产物进行煅烧。通过红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和光致发光(PL)等方法对片花状Cs-ZnO粉末进行表征;并研究了不同掺杂含量的片花状Cs-ZnO对亚甲基蓝溶液(MB)光催化性能。结果表明,当Cs掺杂量为3%,ZnO表面生成了更多的羟基自由基和提高了光生电子空穴对的浓度,ZnO的光催化性能显著提升;当片花状3%Cs-ZnO经过1h紫外汞灯照射,其降解率达到95.68%;且经过5次循环后,片花状3%Cs-ZnO的降解率仅下降6.43%,具有优异的光催化性能和循环稳定性。三.采用简单的水热法成功的使不同形貌的ZnO在改性涤纶织物上生长,为了提升不同形貌Cs-ZnO与改性涤纶织物上的结合牢度,本文采用分步法将3-甲基丙烯酰氧-丙基三甲氧基硅烷(KH570)、3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602)、N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷(KH792)三种偶联剂分别处理至改性涤纶织物上。研究表明:在经过KH792处理后,改性涤纶织物与棒状和片花状的Cs-ZnO结合牢度最好,且经过10次水洗后,依旧对亚甲基蓝仍具有良好光催化效果,表面生长Cs-ZnO纳米棒的改性涤纶织物光催化性能下降了6.19%,表面生长Cs-ZnO纳米片花的改性涤纶织物光催化性能仅下降了6.03%,且抗紫外性能几乎没有变化,仍为50+。
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