论文部分内容阅读
在调研有关文献的基础上,分别综述了酞菁化合物、二氧化锡的研究发展历史、结构和有关物理化学性质等内容。金属酞菁/二氧化锡复合粒子具有特殊的结构,可以期盼有优良的固液、固气界面性能。本研究采用化学修饰法制备四种不同摩尔配比的金属酞菁/二氧化锡复合粒子(MPc/Sn02)——酞菁钴/二氧化锡(CoPc/SnO2)、酞菁镍/二氧化锡(NiPc/SnO2)、酞菁铜/二氧化锡(CuPc/SnO2)和酞菁锌/二氧化锡(ZnPc/Sn02)复合粒子;测试了复合粒子在可见光下的光敏性能和对三甲胺气体的气敏性能,对开发利用太阳能和对环境的监测及保护有重要的意义。本研究内容由以下三个部分组成:1.金属酞菁/二氧化锡复合粒子的制备和表征。选用液相合成法和固相合成法分别制备四种金属酞菁(MPc)——酞菁钴(CoPc)、酞菁镍(NiPc)、酞菁铜(CuPc)和酞菁锌(ZnPc)。四种金属酞菁液相合成法的产率分别为29.4%、30.0%、28.0%、29.1%,固相合成法的产率为58.5%、62.5%、52.3%、36.4%,与液相合成法相比,固相合成法具有污染小、产率高的特点。因此,本实验采用固相合成法制备金属酞菁。通过化学修饰法分别以金属酞菁与二氧化锡为1:200、1:100、1:75、1:50的摩尔配比进行复合。与纯MPc和SnO2的红外光谱图相比,复合粒子的红外光谱图中的某些特征吸收峰发生了红移,出现了M-O的振动吸收峰,说明金属酞菁与二氧化锡之间形成了化学键;XRD的结果表明SnO2经复合后平均粒径变小,粗细差异变小;纯MPc、SnO2和复合粒子在水溶液中均带负电荷,它们的等电点在pH 2.13一pH 3.10之间。2.金属酞菁/二氧化锡复合粒子的光敏性能研究。测定了MPc/SnO2复合粒子在室温和可见光光强度为3000 Lux左右的条件下,对10-5mol/L的罗丹明B(RB)的光催化降解率,发现SnO2粒子经化学修饰法与MPc复合后,光催化降解率由19.8%提高到42.3%、64.3%、21.2%、23.1%。TiO2在相同条件下对RB的光催化降解率为31.2%,浸渍法合成的MPc/SnO2复合粒子不到20%。在这些MPc/SnO2复合粒子中,CoPc/SnO2和NiPc/SnO2复合粒子的光催化性能最好,1:200和1:100的CoPc/Sn02的光催化降解率分别为40.7%和42.3%,1:100、1:75和1:50的NiPc/SnO2复合粒子的光催化降解率分别为34.9%、39.5%和64.3%,其光催化性能超过了TiO2。3.金属酞菁/二氧化锡复合粒子的气敏性能研究。用pH为1的硫酸吸收液吸收含三甲胺(TMA)的气体,采用离子色谱仪测定吸收液中TMA浓度。当TMA浓度在3.9mg/L-97.0mg/L范围内与色谱峰面积成线性关系,TMA的加标回收率为98.02%～103.57%,测定结果的相对标准偏差为2.37%-3.59%,说明离子色谱法检测TMA气体是方便可行的分析方法。用离子色谱法标定了气敏实验所用的TMA气体浓度为0.88mg/mL。将MPc/SnO2复合粒子研磨后涂于陶瓷管电极上,经过活化和老化制成旁热式气敏元件,在气敏测试系统中测定了MPc和SnO2摩尔配比分别是1:200、1:100、1:75的CoPc/SnO2、NiPc/SnO2、CuPc/SnO2和ZnPc/SnO2对不同浓度TMA的灵敏度,并与纯SnO2在相同条件下测得的灵敏度相比较,发现二氧化锡经复合后,气敏元件的最高灵敏度从4.4分别提高到了11.4、10.2、6.0和9.4。在四种MPc/SnO2复合粒子中,CoPc/SnO2和NiPc/SnO2对TMA的气敏性最好。本文研究的这些内容中,NiPc/SnO2复合粒子良好的光催化性能、离子色谱法测定气相中的三甲胺气体浓度、金属酞菁/二氧化锡复合粒子制作成旁热式敏感元件测定其对TMA的气敏性能都未见报道过。通过本文的一系列研究,拓展了二氧化锡半导体的应用范围,对金属酞菁/二氧化锡复合粒子光敏性的研究可用于太阳能电池;对金属酞菁/二氧化锡复合粒子气敏性的研究可用于气敏传感器。