侧链含卟啉的PMMA共聚物电纺纤维的制备及其光催化降解有机染料

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卟啉分子间有较大的π-π共轭作用力,在溶液里容易聚集,影响卟啉的光电性能。本文尝试以共价键的形式将卟啉连接在聚合物的链节上,既可以保留聚合物材料的力学性能和热稳定性,同时也具备卟啉的光电性质和催化性能,提高了材料的可利用性。高压静电场纺丝技术不会污染环境,操作简便,价格便宜。纺丝纤维有较大的比表面积,可以很好地吸附细小颗粒。含有金属卟啉的电纺纤维容易回收,可以重复利用,且基本不影响金属卟啉的光催化性能。因此,含有金属卟啉的电纺纤维材料可以很好地被应用到光催化降解有机染料方面。论文的研究内容包括以下几个方面:(1)首先利用简单的化合物通过数步反应合成出两种侧链带有双键的卟啉配体,为5-(4-甲基丙烯酰胺基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉和5-(4-巴豆酰胺基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉,通过调节金属卟啉中的配位金属离子,得到了不同的金属卟啉配合物,最终得到了4种不同的金属卟啉配合物。通过将金属卟啉配合物与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚反应,得到了4种金属卟啉与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的共聚物:4-Zn/PMMA,4-Cu/PMMA,5-Zn/PMMA,5-Cu/PMMA。通过质谱(MS)、核磁共振氢谱(~1HNMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、红外光谱(IR)等对所合成的卟啉配体,金属卟啉配合物以及金属卟啉/PMMA共聚物进行了表征。表征结果表明已经合成出了目标产物。(2)金属卟啉/PMMA聚合物电纺纤维材料的制备。以DMF为溶剂将制得的金属卟啉/PMMA共聚物利用静电纺丝技术制成具有微/纳立体结构和大比表面积的卟啉化PMMA的电纺纤维材料。通过扫描电镜(SEM)对复合材料的形貌进行了研究。通过热重分析(TGA)和荧光光谱(FL)研究了电纺纤维材料的热稳定性和光学性质。(3)电纺纤维材料的光催化降解有机染料的研究。研究了电纺纤维材料催化降解有机染料的影响因素及催化活性,结果显示制得的共聚物电纺纤维材料在氙灯条件下对亚甲基蓝溶液有良好的光催化降解能力,且比直接掺杂金属卟啉的PMMA电纺纤维材料催化效率更高。
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