可光催化降解的納米復(fù)合聚乙烯農(nóng)膜研究.pdf

1、本文以納米TiO<,2>、聚乙烯樹脂(PE)為主要原料制備了可發(fā)生光催化降解反應(yīng)的納米TiO<,2>/聚乙烯復(fù)合薄膜，研究了該復(fù)合薄膜的光催化降解性能。通過SEM、GPC、FT-IR、XRD、力學(xué)性能測試、數(shù)碼顯微鏡測試等科學(xué)的測試方法和手段對復(fù)合薄膜的各項性能變化進(jìn)行了系統(tǒng)的表征分析。 復(fù)合薄膜的制備采用三步法：首先對納米TiO<,2>進(jìn)行表面改性處理；然后將表面改性后的納米TiO<,2>光催化劑與PE樹脂熔融混煉，制備出納米

2、TiO<,2>/PE母料；最后納米TiO<,2>/PE母料經(jīng)壓延成膜，制備出可光催化降解的納米TiO<,2>/PE復(fù)合薄膜。該工藝流程制備的復(fù)合薄膜符合國家農(nóng)膜標(biāo)準(zhǔn)。通過對納米粒子的表面有機(jī)改性，實現(xiàn)了納米光催化劑與聚乙烯樹脂的有效復(fù)合，納米TiO<,2>(≤0.5wt％)在復(fù)合薄膜中分散均勻。 研究發(fā)現(xiàn)，以硬脂酸鈉改性的銳鈦礦型納米TiO<,2>為光催化劑的復(fù)合薄膜在紫外光照射下可以發(fā)生有效降解。復(fù)合薄膜的光催化降解性能與光催

3、化劑在薄膜中的分散程度和含量密切相關(guān)。在同等條件下，以光催化劑含量為0.5wt％的復(fù)合薄膜降解程度最高，綜合性能最好。 本研究成功的將染料敏化應(yīng)用于可光催化降解的聚乙烯復(fù)合薄膜研究，利用染料敏化對納米光催化劑進(jìn)行改性，提高了光催化條件下聚乙烯復(fù)合薄膜的降解性能。 研究發(fā)現(xiàn)，染料敏化對實現(xiàn)納米TiO<,2>的光響應(yīng)紅移、促進(jìn)復(fù)合薄膜的光催化降解作用明顯。在表面有機(jī)改性基礎(chǔ)上，對納米TiO<,2>光催化劑再進(jìn)行染料敏化處理，

4、可以進(jìn)一步提高在紫外光或太陽光照射下復(fù)合薄膜的光催化降解效果。在本實驗條件下，光敏劑酸性藍(lán)BGA的敏化效果最好。經(jīng)紫外光照射5天后：含酸性藍(lán)BGA敏化光催化劑的復(fù)合薄膜分子量降低72.9％，質(zhì)量損失17.6％，拉伸強(qiáng)度降低50.7％，斷裂伸長率降低95.7％，結(jié)晶度提高51.9％；以硬脂酸鈉改性的納米TiO<,2>為光催化劑的復(fù)合薄膜分子量降低60.1％，質(zhì)量損失10.1％，拉伸強(qiáng)度降低38.1％，斷裂伸長率降低94.1％，結(jié)晶度提高3

5、4.2％；純的PE薄膜分子量降低52.3％，質(zhì)量損失1.6％，拉伸強(qiáng)度降低13.5％，斷裂伸長率降低81.8％，結(jié)晶度提高16.7％。經(jīng)太陽光照射48天后：含酸性藍(lán)BGA敏化光催化劑的復(fù)合薄膜分子量降低62.8％，質(zhì)量損失12.4％，拉伸強(qiáng)度降低37.4％，斷裂伸長率降低91.7％，結(jié)晶度提高39.4％；以硬脂酸鈉改性的納米TiO<,2>為光催化劑的復(fù)合薄膜分子量降低51.4％，質(zhì)量損失9.5％，拉伸強(qiáng)度降低18.2％，斷裂伸長率降低8

6、9.7％，結(jié)晶度提高22.5％；純的PE薄膜分子量降低45.0％，質(zhì)量損失0.2％，拉伸強(qiáng)度降低11.4％，斷裂伸長率降低67.8％，結(jié)晶度提高11.4％。光敏劑酸性藍(lán)BGA敏化后的光催化劑明顯的提高了復(fù)合薄膜的光催化降解效果。研究還發(fā)現(xiàn)，復(fù)合薄膜的力學(xué)性能與納米。YiO<,2>在復(fù)合薄膜中的含量及分散程度密切相關(guān)。在光催化劑含量0～0.9wt％范圍內(nèi)，復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律變化，存在一最佳含量。不同表面