聚丙烯酰胺及衍生物/三钛酸纳米片层复合水凝胶的光催化制备及其性能

摘要

纳米复合水凝胶是一类新兴的软物质材料。本文通过光引发合成方式制备新型的有机-无机复合水凝胶，对复合水凝胶的光催化降解性能、温敏特性、力学性能和自愈性及其与结构的相互关系进行系统研究，主要研究工作如下：
　　1.以半导体纳米粒子三钛酸纳米片层为光催化剂和交联剂，成功制备出聚丙烯酰胺复合水凝胶，并通过红外、紫外、核磁氢谱等表征方法阐明了三钛酸纳米片层(TiNs)对丙烯酰胺光交联聚合的机理。研究表明，TiNs光生空穴引发形成的自由基是光原位聚合反应发生的诱因。
　　2.研究了复合水凝胶在光催化降解亚甲基紫的应用，包括吸附特性、光催化活性及其重复使用性能，其中材料的吸附和光催化性能与其组成和结构密切相关。在PAAm/TiNs体系中，当mAAm/mTiNs=2.46g/g时，材料表现出良好的光降解性能；在P(AAm-co-DEAAm)/TiNs体系中，当mAAm/mDEAAm=0.5g/g时，材料表现出较好的光降解性能。
　　3.在聚丙烯酰胺复合的基础上，制备出聚丙烯酰胺衍生物共聚复合水凝胶，研究了复合水凝胶的温敏特性、力学性能与结构的关联性。研究表明，当mAAm/mDEAAm=0.125g/g时，P(AAm-co-DEAAm)/TiNs复合水凝胶的LCST可达30℃；当mAAm/mDEAAm=0.8g/g时，P(AAm-co-DEAAm)/TiNs复合水凝胶的LCST可达54℃。
　　4.通过加入金纳米棒，在可见光下实现了复合水凝胶的制备。研究表明，P(AAm-co-DEAAm)/AuNRs-TiNs复合水凝胶在具备了良好的力学性能和温敏性能的同时，还具备了“温控开关”效应。mAAm/mDEAAm=0.286g/g和WBIS=0.06％下制备的复合水凝胶在25℃时电导率为0.926×10-4S·cm-1，而在其LCST时，电导率为9.32×10-4S·cm-1，提高了10倍。研究同时表明，材料的自愈合性良好。

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第1章 绪论

1.1 高分子水凝胶

1.2 钛酸盐纳米片层简介

1.3 纳米金简介

1.4 本文的研究目的和创新之处

第2章 PAAm/TiNs复合水凝胶的光制备及其光降解亚甲基紫的应用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 P(AAm-co-DEAAm)/TiNs复合水凝胶的制备及其温敏特性

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 P(AAm-co-DEAAm)/AuNRs-TiNs智能水凝胶的制备及其性能

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 结 论

5.1 全文总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果