三维有序大孔石墨烯/TiO2@共轭聚合物三元光催化膜的制备及光催化和力学性能研究

基本信息
批准号:21501129
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:栾云博
学科分类:
依托单位:太原理工大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡银春,梁晓东,申亚茹,侯成
关键词:
共轭聚合物光催化石墨烯/TiO2复合体有序大孔
结项摘要

As water pollution is increasingly serious, it is urgent to develop a kind of new green material with high efficiency and widespread practicality. In this project, conjugated polymer-supported graphene/TiO2 embedded photocatalytic membranes will be prepared by using the synergy of conjugated polymer substrates and grapheme / nano- TiO2 composite photocatalysts, and special pore structure of three-dimensional ordered macroporous. It has been expected that the prepared photocatalytic membranes can have high activity for the degradation of pollutants in water and excellent mechanical properties. Then, the photocatalytic activity membranes will be evaluated in a new homemade continuous flow reactor. The mechanism of enhanced photocatalytic activity will be importantly discussed by mainly studying its photogenerated charge separation, optical absorption properties and pore structure. In addition, the mechanical properties of photocatalytic membranes, such as tensile strength, will be tested. Furthermore, the reason of improved mechanical properties will be analyzed based on the results of materials characterization and finite element simulation. Research on this subject will provide a theoretical and experimental basis for exploring the practical application of photocatalytic materials in the field of water pollution.

日益严重的水体污染使得研发高效且具有广泛实用性的绿色环保新型水处理材料迫在眉睫。本项目拟利用共轭聚合物基体与石墨烯/纳米TiO2光催化剂之间形成的三元组分协同效应,以及三维有序大孔的特殊孔道结构,设计合成三维有序大孔石墨烯/纳米TiO2@共轭聚合物三元光催化膜材料,使其兼具优异的降解水中污染物活性和力学性能。然后,采用自制的新型连续流动式光催化反应器,对该光催化膜降解水中有机污染物的活性进行评估。在此基础上,通过研究光催化膜光生电荷分离、光学吸收和孔径结构等关键影响因素的作用,重点探讨其光催化活性提高机制。此外,将对光催化膜的拉伸强度等力学性能进行测试,进而结合材料表征和有限元数值模拟结果,分析该膜的力学性能增强机理。本课题的研究,将为探索光催化材料在治理水污染领域的实际应用提供有价值的理论依据和实验基础。

项目摘要

日益严重的水体污染使得研发高效且具有广泛实用性的绿色环保新型水处理材料迫在眉睫。本项目首先利用水热法和湿化学混合法制备了有效复合的氧化石墨烯/纳米锐钛矿相TiO2和{001}面暴露的纳米锐钛矿相TiO2/α-Fe2O3等复合光催化剂纳米粒子,并且采用溶液共混法制备了具有优异力学和自修复性能的石墨烯-碳纳米管增强聚氨酯复合薄膜,又将氧化石墨烯-{001}面暴露的纳米锐钛矿相TiO2/α-Fe2O3光催化剂纳米粒子加入到聚氨酯高分子聚合物中最终成功制备出即拥有较高可见光催化活性且兼具良好力学性能的有孔光催化膜材料。在此基础上,主要通过表面光电压和光电化学I-V曲线等技术分析光生电荷分离效率、氧还原反应、羟基自由基产量等性质,探讨了光催化剂和光催化膜降解水中污染物的活性提高机理。并且通过理论和数值模拟等技术分析了纳米填料增强高分子复合材料的力学行为和自修复特性,探讨了复合薄膜和光催化膜力学性能增强和快速修复的内在机制。此项目的开展,为设计合成高性能处理水污染的光催化膜材料提供新的策略,并将能够丰富光催化膜处理水污染的理论知识,同时对于探索解决日益严峻的水污染问题有着重要的理论意义和应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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