可光催化降解的納米復合聚乙烯農(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>/聚乙烯復合薄膜，研究了該復合薄膜的光催化降解性能。通過SEM、GPC、FT-IR、XRD、力學性能測試、數(shù)碼顯微鏡測試等科學的測試方法和手段對復合薄膜的各項性能變化進行了系統(tǒng)的表征分析。 復合薄膜的制備采用三步法：首先對納米TiO<,2>進行表面改性處理；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復合薄膜。該工藝流程制備的復合薄膜符合國家農(nóng)膜標準。通過對納米粒子的表面有機改性，實現(xiàn)了納米光催化劑與聚乙烯樹脂的有效復合，納米TiO<,2>(≤0.5wt％)在復合薄膜中分散均勻。 研究發(fā)現(xiàn)，以硬脂酸鈉改性的銳鈦礦型納米TiO<,2>為光催化劑的復合薄膜在紫外光照射下可以發(fā)生有效降解。復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合薄膜研究，利用染料敏化對納米光催化劑進行改性，提高了光催化條件下聚乙烯復合薄膜的降解性能。 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、促進復合薄膜的光催化降解作用明顯。在表面有機改性基礎(chǔ)上，對納米TiO<,2>光催化劑再進行染料敏化處理，

4、可以進一步提高在紫外光或太陽光照射下復合薄膜的光催化降解效果。在本實驗條件下，光敏劑酸性藍BGA的敏化效果最好。經(jīng)紫外光照射5天后：含酸性藍BGA敏化光催化劑的復合薄膜分子量降低72.9％，質(zhì)量損失17.6％，拉伸強度降低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>為光催化劑的復合薄膜分子量降低60.1％，質(zhì)量損失10.1％，拉伸強度降低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BGA敏化光催化劑的復合薄膜分子量降低62.8％，質(zhì)量損失12.4％，拉伸強度降低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>為光催化劑的復合薄膜分子量降低51.4％，質(zhì)量損失9.5％，拉伸強度降低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BGA敏化后的光催化劑明顯的提高了復合薄膜的光催化降解效果。研究還發(fā)現(xiàn)，復合薄膜的力學性能與納米。YiO<,2>在復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)，復合薄膜的拉伸強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