2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、銳鈦礦型TiO2在可見(jiàn)光下一般沒(méi)有催化活性,只有對(duì)其進(jìn)行改性,降低其禁帶寬度或用光敏劑進(jìn)行光敏化,才能使TiO2具有可見(jiàn)光催化效果。 本文首次以聚乙烯醇(PVA)和Ti(OH)4為原料,采用水熱法制備工藝,得到了對(duì)甲基橙(MO)具有優(yōu)良可見(jiàn)光催化降解活性、對(duì)聚氯乙烯(PVC)塑料具有明顯抗菌效果的降解聚乙烯醇(D-PVA)負(fù)載TiO2可見(jiàn)光催化劑(TiO2/D-PVA)。借助XRD、BET、SEM、TGA、XPS、EPR、UV-

2、vis等分析表征手段,對(duì)TiO2/D-PVA的晶體結(jié)構(gòu)、表面組成、親油性能和其對(duì)甲基橙的可見(jiàn)光催化降解性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究;進(jìn)一步采用熔融共混法制備得到了TiO2/D-PVA改性的抗菌PVC塑料,考察了TiO2/D-PVA對(duì)PVC塑料的力學(xué)性能、加工流變性能和抗菌性能的影響規(guī)律。 研究表明,水熱法生成的TiO2作為路易斯酸催化劑,使PVA失水降解,生成具有共軛C=C結(jié)構(gòu)的D-PVA,并負(fù)載在TiO2粒子表面;由于D-PVA和TiO

3、2的相互作用,使TiO2/D-PVA具有較好的可見(jiàn)光催化活性,并能有效地降解甲基橙。研究還表明,TiO2/D-PVA中TiO2的晶型均為銳鈦礦型,D-PVA負(fù)載在TiO2的表面,沒(méi)有進(jìn)入TiO2的晶格,對(duì)TiO2的晶型無(wú)影響;此外,D-PVA能有效抑制TiO2晶體成長(zhǎng)和顆粒團(tuán)聚,TiO2/D-PVA比純TiO2具有更小的晶體尺寸和更大的BET比表面積。PVA的摻雜量、水熱反應(yīng)溫度和水熱反應(yīng)時(shí)間都明顯地影響TiO2/D-PVA的晶粒大小、

4、比表面積和光催化活性。隨著PVA的摻雜量增加、水熱反應(yīng)溫度升高和水熱反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng),TiO2/D-PVA的可見(jiàn)光催化活性呈現(xiàn)先升高而后降低的變化規(guī)律;當(dāng)水熱反應(yīng)溫度為180℃、水熱反應(yīng)時(shí)間為6h、PVA對(duì)TiO2的質(zhì)量比為1:10時(shí),制備得到的TiO2/D-PVA可見(jiàn)光催化活性最高,在可見(jiàn)光連續(xù)照射40h后,其對(duì)甲基橙降解率達(dá)到84%,降解效果為P25的9.2倍。TiO2/D-PVA對(duì)甲基橙的可見(jiàn)光催化降解反應(yīng)符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律,動(dòng)力

5、學(xué)方程為:ln(C0/Ct)=0.0461t。 在上述研究基礎(chǔ)上,還進(jìn)一步考察了TiO2/D-PVA對(duì)PVC塑料的加工流變性能影響,發(fā)現(xiàn)其使PVC塑料非牛頓指數(shù)降低;由于TiO2/D-PVA顆粒較大,使PVC塑料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率也下降。研究還表明,TiO2/D-PVA改性PVC塑料具有一定的可見(jiàn)光催化抗菌作用,當(dāng)TiO2/D-PVA加入量為8phr時(shí),TiO2/D-PVA-PVC塑料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率分別達(dá)

6、到76.3%和71.4%。 論文還進(jìn)一步采用硅烷偶聯(lián)劑KH-560對(duì)載銀納米二氧化鈦(TiO2/Ag+)粒子進(jìn)行表面改性,并制備得到了TiO2/Ag+-PVC抗菌塑料;考察了改性TiO2/Ag+粒子對(duì)PVC塑料力學(xué)性能、加工流變性能、抗紫外光老化性能和抗菌性能的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),KH-560可在TiO2/Ag+粒子表面接枝,從而有效降低TiO2/Ag+粒子的表面張力,提高其與PVC樹脂的相容性,并抑制TiO2/Ag+粒子的團(tuán)聚

7、,有利于其在PVC塑料中分散。TiO2/Ag-粒子親油化度和分散穩(wěn)定性分析研究表明,KH-560加入量、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度均明顯影響KH-560在TiO2/Ag+粒子表面接枝改性效果,當(dāng)KH-560添加量為TiO2/Ag+粒子質(zhì)量的8%、反應(yīng)時(shí)間為5h、反應(yīng)溫度為78.5℃時(shí),改性效果最好。改性TiO2/Ag+粒子能夠同時(shí)提高PVC塑料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率,而且隨著TiO2/Ag+粒子添加量增加,拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)先提高后降低的

8、變化趨勢(shì)。由于改性TiO2/Ag+粒子的加入,削弱了PVC分子間的作用力,對(duì)PVC塑料起了內(nèi)潤(rùn)滑作用,使其加工流動(dòng)性變好。同時(shí)發(fā)現(xiàn),表面改性TiO2/Ag+能夠吸收紫外光,使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃慷⑹В瑥亩岣吡薖VC塑料的抗紫外光老化性能。當(dāng)改性TiO2/Ag+添加量為1phr時(shí),對(duì)應(yīng)的PVC塑料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌率都能達(dá)到90%;當(dāng)添加量為4phr時(shí),對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌率則都能達(dá)到99%。這些研究表明,可見(jiàn)光催化劑T

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