負載型酞菁的合成及催化氧化性能研究.pdf

1、酞菁(Phthalocyanine,Pc)是一種古老的有機化合物,自1907年被科學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)以來,已有過百年的發(fā)展歷史,而人們圍繞酞菁的研究卻一直長盛不衰。由于具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì),酞菁配合物無論在科學(xué)研究領(lǐng)域還是在工業(yè)生產(chǎn)中都有著極其重要的應(yīng)用價值。
　　 近年來,有關(guān)利用酞菁對環(huán)境中某些污染物進行光催化降解和轉(zhuǎn)化的研究備受矚目。這些反應(yīng)均可在常溫常壓下發(fā)生,且僅需要適量的氧氣、光和水,就能使許多有機污染物發(fā)生降解或轉(zhuǎn)

2、化,生成CO2、無機離子和易被生物降解的小分子。與現(xiàn)有的焚燒、吸附、生物氧化等環(huán)保方式相比,這種深度氧化的光催化技術(shù)既不受吸附劑吸附容量和再生的限制,又無生化劑中毒及活性下降的擔(dān)憂,具有轉(zhuǎn)化率高、成本低、二次污染少等優(yōu)勢,有望開發(fā)成為下一代環(huán)保新技術(shù)。而酞菁容易聚集的特點會使其催化活性降低,同時也不利于再回收利用,如能將酞菁負載到高分子聚合物上,則能杜絕這些缺點。本課題就是想合成出一種負載型酞菁類催化劑,利用酞菁高效的催化活性實現(xiàn)對甲醛

3、氣體的光催化降解。
　　 當今,在新式家具的制作,墻面裝飾、地面鋪設(shè)用的各種人造板材中都要使用粘合劑。凡是大量使用粘合劑的地方,總會有甲醛釋放。此外,某些化纖地毯、油漆涂料也含有一定量的甲醛。這些室內(nèi)裝修材料甲醛的釋放期可長達3-15年,長期居住在含低濃度甲醛的環(huán)境中,會引起慢性呼吸道疾病以及人體各方面生理機能的癌變,因此,甲醛已經(jīng)成為最常見及危害性最大的一種典型室內(nèi)揮發(fā)性有機污染物,應(yīng)特別引起學(xué)術(shù)界的重視和研究。目前常用的甲醛

4、凈化方法主要為活性炭、沸石等多孔材料的吸附,和二氧化鈦光催化材料的催化分解。但由于受到吸附劑吸附容量的限制,以及存在環(huán)境溫度升高時會發(fā)生解吸的缺點,單純進行吸附并不能根本解決甲醛的污染。而純二氧化鈦光催化材料則存在著催化效率低,且只有在紫外光條件下才能起到光催化作用等弱點。因此,盡快研制出經(jīng)濟高效的空氣凈化材料顯得勢在必行,這也正是本課題的研究意義所在。
　　 本論文第一章對酞菁配合物從歷史發(fā)展、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和合成應(yīng)用等角度進行了簡

5、要介紹,對含酞菁聚合物的相關(guān)內(nèi)容做了詳細綜述,又對二維相關(guān)紅外光譜技術(shù)的主要知識進行了認真地總結(jié),最后提出了本課題的研究目的和意義。
　　 第二章是對負載型酞菁催化劑PcCo-SMA制備過程的詳細闡述,并采用紅外光譜、紫外可見光譜對各步產(chǎn)品(NH2)4PcCo、SMA和PcCo-SMA進行了表征,證明了(HH2)4PcCo與SMA已經(jīng)接枝成鍵。最后還采用TG/DTA綜合熱分析儀分別對其進行熱性能測試及分析,測試結(jié)果表明(NH2)

6、4PcCo具有良好的熱穩(wěn)定性,但負載的(NH2)4PcCo并未對載體本身熱性能產(chǎn)生明顯的影響。
　　 第三章詳細闡述了負載型酞菁催化劑PcCo-SMAA的制備過程,并對各步產(chǎn)品SMAA和PcCo-SMAA進行了紅外光譜、紫外可見光譜的表征,證明了(NH2)4PcCo與SMAA已經(jīng)接枝成鍵。最后還采用TG/DTA綜合熱分析儀對PcCo-SMAA進行熱性能測試及分析,測試結(jié)果表明丙烯腈的加入可能會對體系溶解度和分子間位阻產(chǎn)生影響,使

7、部分馬來酸酐未能聚合進入嵌段,而對載體本身熱性能的影響并不明顯,只是使分解最終溫度相對于SMA提前了40℃。
　　 第四章對負載型光催化劑薄膜樣品的制備過程和甲醛含量的分析及測定方法進行了詳細的描述;然后在自制的光催化反應(yīng)裝置中,以氙燈做光源,對兩種負載型光催化劑的薄膜樣品進行光催化降解甲醛氣體的測試;最后,將TiO2與四氨基鈷酞菁進行摻雜再與SMAA接枝,制成光催化劑薄膜,又對這種摻雜了TiO2的光催化劑薄膜樣品進行了催化性能