發(fā)布時間：2017-08-11 21:26

  本文關鍵詞：高效光催化劑的制備及其對3D打印塑料耗材的性能影響研究

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【摘要】：本論文以茶多酚或云母作為摻雜物質(zhì),對二氧化鈦進行改性,利用溶膠凝膠法制備出含有不同摻雜量在不同溫度下煅燒的改性二氧化鈦,并探究其光催化性能。采用一系列測試手段對兩類光催化劑的晶型、形貌、組成、比表面積、能帶結構、光響應范圍等進行較詳細的表征分析；通過擠出造粒法制備了ABS/TiO_2(茶多酚改性二氧化鈦或二氧化鈦包覆云母)3D打印塑料耗材,對比注塑成型方法,研究ABS/TiO_2在熔融沉積制造(FDM)成型條件下的力學性能和抗老化性,應用氙燈裝置系統(tǒng)地研究其光催化特性。得到主要結論如下：首先,以茶多酚為摻雜物對二氧化鈦進行改性。將茶多酚按一定比例添加到鈦膠中,采用溶膠凝膠法在低溫條件下成功制備了可實現(xiàn)可見光降解的改性二氧化鈦,當100 mL鈦膠中茶多酚的添加量為1.0 g,煅燒溫度為200℃時所制備光催化劑可見光催化效果最佳,可見光光照1h,甲基橙降解率達到94.8%。其次,以云母為摻雜物對二氧化鈦進行改性。將云母按一定比例添加到鈦膠中,采用溶膠凝膠法在低溫條件下成功制備了改性二氧化鈦,當100 mL鈦膠中云母添加量為4 g,煅燒溫度為300℃時所制備的光催化劑紫外光光催化效果最佳,紫外光光照1h,鹽酸四環(huán)素降解率達到99.5%。其三,采用擠出造粒法制備了一系列含2wt%改性TiO_2的ABS/TiO_2共混物。TiO_2改性ABS改善了ABS的綜合力學性能,自制的改性TiO_2較商業(yè)P25效果更佳。FDM成型制品效果良好,成品流暢且美觀,利于市場產(chǎn)品的開發(fā)和使用。其中ABS/茶多酚改性TiO_2,可見光下光照10h后,對亞甲基藍的降解率達90%。ABS/云母改性YiO_2,紫外光下光照10h后,對鹽酸四環(huán)素降解率為43.2%。最后,對ABS/TiO_2材料老化行為進行基礎研究。人工老化加速15d后,兩種成型方法制備的ABS/TiO_2材料拉伸強度和缺口沖擊強度的保持率相對純ABS均有提高。FDM成型制備的ABS/TiO_2材料綜合力學性能雖然均低于注塑成型,但紫外光照15d后的保持率卻高于注塑成型。對比商業(yè)P25,本文自制的ABS/茶多酚改性YiO_2和ABS/云母改性YiO_2在抗老化作用上效果也同樣更明顯。
【關鍵詞】：二氧化鈦 可見光催化 ABS 3D打印 抗老化
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-5
• 中文文摘5-12
• 緒論12-24
• 0.1 二氧化鈦的結構12
• 0.2 TiO_2光催化作用原理12-14
• 0.3 二氧化鈦的應用14-15
• 0.3.1 納米TiO_2光催化領域的應用14-15
• 0.3.2 納米TiO_2在塑料中的應用15
• 0.4 TiO_2光催化劑存在的問題15-16
• 0.5 熔融沉積制造(FDM)工藝理論16-20
• 0.5.1 FDM工藝簡介16-17
• 0.5.2 熔融沉積制造工藝的基本原理17-18
• 0.5.3 FDM制品質(zhì)量的工藝參數(shù)18
• 0.5.4 3D打印塑料耗材的研究進展18-20
• 0.6 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)紫外線老化機理20-21
• 0.7 本論文的研究目的與意義、研究內(nèi)容和特色創(chuàng)新21-24
• 0.7.1 研究的目的和意義21
• 0.7.2 研究內(nèi)容21-22
• 0.7.3 研究的創(chuàng)新點22-24
• 第一章 茶多酚改性TiO_2的制備及光催化性能研究24-38
• 1.1 前言24-25
• 1.2 實驗部分25-26
• 1.2.1 主要實驗藥品25
• 1.2.2 主要實驗儀器25-26
• 1.2.3 TiO_2-TP光催化劑的制備26
• 1.3 表征與測試26-29
• 1.3.1 晶相結構26
• 1.3.2 冷場掃描電鏡26
• 1.3.3 透射電鏡26-27
• 1.3.4 傅立葉變換紅外光譜儀27
• 1.3.5 表面積27
• 1.3.6 紫外-可見漫反射27
• 1.3.7 紫外光譜分析27-28
• 1.3.8 可見光光催化性能評價28-29
• 1.4 結果與討論29-35
• 1.4.1 X射線衍射譜圖分析29
• 1.4.2 掃描電鏡和(高分辨)透射電鏡分析29-30
• 1.4.3 紅外譜圖分析30-32
• 1.4.4 N_2等溫吸附-脫附曲線分析32-33
• 1.4.5 紫外-可見漫反射譜圖分析33
• 1.4.6 可見光催化性能研究33-35
• 1.5 本章小結35-38
• 第二章 云母包覆TiO_2的制備及其光催化性能研究38-48
• 2.1 前言38
• 2.2 實驗部分38-40
• 2.2.1 主要實驗藥品38-39
• 2.2.2 主要實驗儀器39-40
• 2.2.3 TiO_2-mica光催化劑的制備40
• 2.3 表征與測試40-41
• 2.3.1 晶相結構40
• 2.3.2 冷場掃描電鏡40
• 2.3.4 傅立葉變換紅外光譜儀40-41
• 2.4 紫外光光催化性能評價41-42
• 2.4.1 紫外光光催化實驗裝置41
• 2.4.2 TiO_2-mica光催化降解鹽酸四環(huán)素41-42
• 2.5 結果與討論42-46
• 2.5.1 X射線衍射譜圖分析42
• 2.5.2 掃描電鏡分析42-43
• 2.5.3 紅外譜圖分析43-44
• 2.5.4 紫外光催化性能研究44-46
• 2.6 本章小結46-48
• 第三章 3D打印制備ABS/TiO_2塑料耗材及其性能分析48-62
• 3.1 前言48
• 3.2 實驗部分48-51
• 3.2.1 主要設備與儀器48-49
• 3.2.2 主要實驗藥品49
• 3.2.3 實驗配方設計49-50
• 3.2.4 試樣的制備50-51
• 3.3 性能測試與表征51-52
• 3.3.1 力學性能51
• 3.3.2 表面形態(tài)51
• 3.3.3 熔體流動速率51
• 3.3.4 光催化性能評價51-52
• 3.4 結果與討論52-59
• 3.4.1 注塑成型和3D打印不同方法制備樣條力學性能分析52-53
• 3.4.2 形態(tài)結構分析53-56
• 3.4.3 熔體流動速率分析56-57
• 3.4.4 光催化性能分析57-59
• 3.5 3D打印產(chǎn)品展示59
• 3.6 本章小結59-62
• 第四章 ABS/TiO_2材料老化行為基礎研究62-68
• 4.1 前言62
• 4.2 實驗部分62-63
• 4.2.1 實驗原料和設備62-63
• 4.2.2 基礎配方設計63
• 4.3 性能測試與表征63
• 4.4 實驗結果與分析63-67
• 4.4.1 注塑成型制備的ABS/TiO_2材料光照前后力學性能分析63-65
• 4.4.2 3D打印制備的ABS/TiO_2材料光照前后力學性能分析65-67
• 4.5 本章小結67-68
• 第五章 結論與展望68-72
• 5.1 結論68-69
• 5.2 展望69-72
• 附錄 172-74
• 附錄 274-76
• 參考文獻76-86
• 攻讀學位期間承擔的科研任務與主要成果86-88
• 致謝88-90
• 個人簡歷90-94

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