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碳纳米管二氧化钛--聚醚砜纳米复合膜的制备及性能研究
碳纳米管二氧化钛--聚醚砜纳米复合膜的制备及性能研究
摘要：
本研究通过简单的溶胶-凝胶法制备了碳纳米管二氧化钛--聚醚砜纳米复合膜，研究了不同碳纳米管含量对复合膜结构和性能的影响。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等表征手段对制备的复合膜进行了表征。研究结果表明，碳纳米管的加入改善了复合膜的热稳定性和力学性能。此外，复合膜在可见光谱范围内表现出优异的光催化性能，显示出巨大的应用潜力。
关键词：碳纳米管；二氧化钛；聚醚砜；纳米复合膜；光催化性能
1.引言
纳米材料在能源、环境和生物医学等领域展示出了广泛的应用前景。纳米复合膜作为一种重要的功能材料，在分离膜、传感器和光催化等领域具有广泛的应用。碳纳米管作为一种优秀的纳米材料，表现出许多独特的物理和化学特性。二氧化钛是一种具有良好的光催化性能的半导体材料。聚醚砜是一种具有较高热稳定性和机械强度的高分子材料。因此，将碳纳米管、二氧化钛和聚醚砜组成复合膜，可以综合利用各种材料的优势，拓展其应用领域。本研究旨在制备碳纳米管二氧化钛--聚醚砜纳米复合膜，并研究其结构和性能。
2.实验部分
2.1材料的制备
碳纳米管、二氧化钛和聚醚砜作为主要材料，采用溶胶-凝胶法制备纳米复合膜。首先，将一定量的二氧化钛溶解在无水乙醇中，并加入一定量的碳纳米管。然后，加入一定量的聚醚砜溶液，通过搅拌使各个组分充分混合。最后，将混合溶液转移到培养皿中，在80°C下进行高温固化。
2.2表征手段
使用X射线衍射仪对制备的纳米复合膜进行结构表征。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察复合膜的形貌和组织结构。
3.结果与讨论
3.1结构表征
X射线衍射结果显示，复合膜中的二氧化钛和碳纳米管均呈现出结晶态，并且复合膜中的二氧化钛晶粒尺寸较小。扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察结果显示，碳纳米管与二氧化钛均匀分散在聚醚砜基质中。
3.2性能研究
热稳定性：热重分析结果显示，复合膜中的二氧化钛和碳纳米管的加入提高了复合膜的热稳定性，使其能够承受更高的温度。
力学性能：拉伸试验结果显示，复合膜中的碳纳米管的引入显著提高了复合膜的拉伸强度和弹性模量，增强了膜的机械性能。
光催化性能：可见光光催化实验结果显示，复合膜表现出优异的光催化性能，可用于光催化降解有机污染物。
4.结论
本研究成功制备了碳纳米管二氧化钛--聚醚砜纳米复合膜，并研究了不同碳纳米管含量对复合膜的结构和性能的影响。研究结果表明，碳纳米管的引入改善了复合膜的热稳定性和力学性能。此外，复合膜表现出优异的光催化性能，在可见光范围内对有机污染物具有良好的降解效果。这些结果表明，碳纳米管二氧化钛--聚醚砜纳米复合膜具有广阔的应用前景，在环境保护和光催化等领域具有重要的应用价值。
参考文献：
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