纳米氧化锌具有优良的光催化性能，在光催化领域中有十分广阔的应用前景。粉末纳米氧化锌大多不利于回收循环使用。将纳米氧化锌负载在聚合物之上既可以避免上述问题，聚合物本身的一些特性也可以被充分利用起来。从而更好满足了不同条件下光催化剂的使用需求。本文中，使用表面离子交换法。先使用强碱水解聚酰亚胺，获得聚酰胺酸盐。并在离子交换后，通过热处理的方法，使聚酰胺酸环化为聚酰亚胺的同时，在聚酰亚胺表面负载氧化锌。随后使用了UV-Vis、XRD、SEM、TGA、FT-IR等测试方法表征样品，并对负载氧化锌的聚酰亚胺纤维的光催化性能进行了研究。最后分析和讨论了热处理、水解、离子交换等因素对负载量以及光催化效果的影响。关键词：光催化；纳米氧化锌；聚酰亚胺；表面离子交换法目录
第一章 绪论 1
1.1纳米氧化锌（ZnO） 1
1.1.1氧化锌与纳米氧化锌的概述与区分 1
1.1.2纳米氧化锌ZnO的制备方式 1
1.1.3纳米氧化锌（ZnO）材料的应用 3
1.2聚酰亚胺PI 4
1.2.1聚酰亚胺PI的概述 4
1.2.2聚酰亚胺的合成 4
1.2.3聚酰亚胺的性能 5
1.2.4改性聚酰亚胺材料 5
1.3纳米氧化锌/聚酰亚胺复合材料 6
1.3.1纳米金属氧化物/聚酰亚胺复合材料的制备方法 6
1.3.2负载纳米氧化锌的聚合物复合材料的制备 8
1.4纳米氧化锌的光催化原理 9
1.4.1纳米氧化锌光催化原理概述 9
1.4.2纳米氧化锌光催化过程与原理图[31] 9
1.5本论文研究的内容与意义 10
第二章 实验部分 11
2.1实验原理 11
2.2实验装置 11
2.3实验药品 12
2.4实验步骤 12
2.4.1氧化锌/聚酰亚胺复合纤维的制备 12
2.4.2氧化锌/聚酰亚胺复合纤维对甲基橙的光催化降解 13
2.5测试与表征 13
第三章 结果与讨论 15
3.1负载氧化锌聚酰亚胺纤维的SE
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2.1实验原理 11
2.2实验装置 11
2.3实验药品 12
2.4实验步骤 12
2.4.1氧化锌/聚酰亚胺复合纤维的制备 12
2.4.2氧化锌/聚酰亚胺复合纤维对甲基橙的光催化降解 13
2.5测试与表征 13
第三章 结果与讨论 15
3.1负载氧化锌聚酰亚胺纤维的SEM测试结果与分析 16
3.2负载氧化锌聚酰亚胺纤维的热失重分析 18
3.3负载氧化锌聚酰亚胺纤维的XRD分析 19
3.4负载氧化锌的聚酰亚胺复合纤维的红外光谱分析 20
3.5负载氧化锌聚酰亚胺纤维的光催化表征 22
结论 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
半导体纳米结构材料具有高的表面积体积比和量子限制效应等优势；尤其是长而直径均匀的纳米纤维，可以应用于太阳能电池，生物传感器，药物传递以及光催化剂等领域，近几年被广泛地关注与研究。与二氧化钛相比，由于直接带隙的特征和更大的量子效率特性，氧化锌是最有前景的研究对象之一。因而使用负载纳米氧化锌的纤维作为光催化材料应用于污水处理等方面，具有非常广泛的前景。
1.1纳米氧化锌（ZnO）
1.1.1氧化锌与纳米氧化锌的概述与区分
作为一种无机氧化物，氧化锌的熔点很高，具有优异的抗化学腐蚀性和热稳定性。氧化锌还具有激子束缚能和能带隙较大等特性，因而广泛地应用于日常生活品，化工产品，工程用品的制造过程之中。尤其是在半导体工业领域中也具有着重要的应用。
而作为一种具有功能性的纳米氧化物无机材料，纳米氧化锌的粒径约在1～100纳米左右，颗粒尺寸小而精细，使其表面微结构与普通氧化锌明显不同，加之纳米材料所具有的宏观隧道效应、量子尺寸效应、表面效应，使得纳米氧化锌在诸多性质上显示出独特的功能。其在诸多工业领域具有崭新的使用价值。因而纳米氧化锌的应用前景和使用领域要远远超过普通氧化锌[1]。
1.1.2纳米氧化锌ZnO的制备方式
制备氧化锌的方法有很多，主要分为化学法和物理法[2]。
（1）物理法
采用一些粉碎技术粉碎通用氧化锌的方法一般就是物理法。物理法具有一些缺点因而不常被采用在纳米级的氧化锌的制备过程中，比如能量损耗过大，制备的产品的颗粒大小不一，产品中会残有部分杂质。
（2）化学法
在一定条件的状态下，使氧化锌通过一定的作用被原子或者分子吸附，进而发生一系列的团聚，生长，从而得到氧化锌制品的过程通常就是化学法。化学法与物理方法相比有明显的优势。其成本不高，能耗较低，而且成品的颗粒大小可以控制，并且可以达到小而均匀的效果。化学法主要可以分为“溶液—凝胶法”、“沉淀法”和“微乳液法”。
溶胶凝胶法是使金属醇盐溶在有机溶剂或介质水中，进而在一定的温度和环境中进行水解和聚合反应；反应后便可以得到溶胶，溶胶可以进一步转化为凝胶；最后在一定的温度和适当的减压环境下让凝胶干燥成粉体。尚汁卿[3]等采用上述的方法，使用改性后的明胶和硝酸锌（Zn(NO3)2）制得了颗粒直径约在20nm的氧化锌（ZnO）纳米晶体，而且进行了催化甲基橙水溶液的光催化实验以验证氧化锌纳米材料的光催化性能。
沉淀法一般有两种。第一种是在含有锌离子的溶液中加入一定量的沉淀剂，进而通过一系列方式尽可能除去阴离子，最后通过高温处理分解制得纳米级的氧化锌粉末；这种方法通常被称为直接沉淀法。还有一种方法不是直接加入沉淀剂，而是使用一定的反应物（如尿素）在溶液中进行化学反应，均匀而慢速地释放沉淀剂，从而使得锌离子沉淀出来，最后再通过高温处理得到氧化锌产物。沉淀法的成本低廉，有利于工业化成产，但也有一定的缺点，比如：制备出的纳米颗粒容易再次团聚从而导致了颗粒大小分布不均匀，达不到理想的效果[4]。李东英[5]等使用均匀沉淀法，将尿素溶解于氯化锌水溶液中的，尿素的水解使锌离子沉淀，随后热分解获得粒径均匀的氧化锌粉末，通过研究颗粒形貌和粒径分布的影响因素，进而得出氧化锌在200℃下处理后能得良好的结晶性能。
微乳液法是指通过乳化剂的作用使两种不互溶的液体形成一个乳液体系；在乳液体系中可能会存在微泡等十分微小的单元，氧化锌在每个单元中会自动地发生团聚，相互凝结；最后经过热处理即可得到纳米氧化锌。微乳液法的成本低，而且制得的纳米颗粒粒径分布均匀，但是却存在着乳化剂和表面活性剂难以完全除去或者除去的成本过高的缺点[6]。 崔若梅[7]等在合适的反应条件下，在不同的微乳液中使氧化锌团聚，随后经过高温处理，得到了纳米氧化锌颗粒，颗粒直径约在25nm到30nm之间。何秋星[8]等依然使用微乳液获得了平均颗粒直径为27nm的纳米氧化锌，进而通过实验表征发现纳米颗粒状氧化锌的比例达到了99%，颗粒的
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