共軛聚合物敏化二氧化鈦應用于可見光催化降解有機污染物的研究.pdf

1、納米TiO<,2>因為高度穩(wěn)定無毒，是用于光催化降解有機污染物的首選材料，但TiO<,2>帶隙高達3.2eV，只能被紫外光所激發(fā)，為此各國學者進行了大量的研究來拓展TiO<,2>的光譜響應范圍，其中染料敏化是一個簡單有效的方法。本文在國內(nèi)外小分子染料敏化TiO<,2>基礎上首次明確提出將共軛聚合物作為光敏劑來敏化TiO<,2>，實驗證明在可見光下可以有效地降解有機污染物。 共軛聚合物屬于有機半導體材料，可以通過改變分子結(jié)構(gòu)非常

2、簡便地進行改變帶隙，調(diào)節(jié)其HOMO和LUMO能級。而且與小分子相比，聚合物在TiO<,2>表面的物理吸附能力更強，改善了光敏劑進入水中造成二次污染的問題。 本文主要合成和采用了兩種聚合物材料，一種是芴與噻吩的共聚物，另一種是芴與聯(lián)噻吩的共聚物。第二章對芴與噻吩的共聚物進行了挑選，并對噻吩摩爾含量為30﹪的PFTh30的敏化特性進行了較深入研究。第三章合成了噻吩含量與PFTh50相同的PFBiTh33，發(fā)現(xiàn)這種芴與聯(lián)噻吩的共聚物

3、與PFTh50有許多不同之處。研究表明： 1．通過聚(芴-噻吩)共聚物我們發(fā)現(xiàn)聚合物敏化二氧化鈦可以用來光降解苯酚，并在國際上首次明確提出了聚合物的分子結(jié)構(gòu)。我們采用簡單的混合將聚合物附著在二氧化鈦表面，有關的光降解實驗都多次重復，排除了光源、粉體吸附都諸多背景因素，數(shù)據(jù)可靠。我們通過與羅丹明染料對比，將PFTh30的降解效果與小分子進行了排位，認為PFTh30的效果是羅丹明的1.7倍，與Erythrosine(赤蘚紅)接近，

4、但不如rose Bengal(孟加拉玫瑰紅)。 2．在降解機理上面我們推測PFTh30的降解機理與染料基本相似。PFTh30本身的降解功能不強，表現(xiàn)在PFTh30/氧化鋁可以氧化苯酚，但不能礦化苯酚。同時沒有氧氣的參與，也沒有明顯的降解效果，這說明氧氣參與了該光化學反應。 3．對光物理過程進行了簡單的研究。PFTh30/二氧化鈦1：100的質(zhì)量比使得粉末在200～480nm都有較強的吸收，并且通過積分球測定的熒光量

5、子效率發(fā)現(xiàn)：二氧化鈦的加入使得PFTh30的熒光量子效率下降到近1/3。我們推測這是因為聚合物中的電子轉(zhuǎn)移到二氧化鈦表面造成的，這個過程與染料相似。 4．我們合成了組成與PFTh50相近的PFBiTh33，發(fā)現(xiàn)PFBiTh33比PFTh50的吸收范圍更寬，并且分子量大。PFTh50的吸收峰425nm，吸收邊482nm，光學帶隙為2.57eV；而PFBiTh33的吸收峰442nm吸收邊510nm，光學帶隙為2.48eV。PFBi