摘 要

随着日益加快的工业化发展，空气污染问题越发严重，尤其是空气中的粉尘颗粒PM2.5在许多城市都严重超标。膜过滤技术是解决空气污染的关键技术。本研究采用原子层沉积（ALD）晶种结合水热生长的办法，在膨体聚四氟乙烯（ePTFE）的三维网格上生长ZnO纳米棒，形成多层次纳米结构膜，围绕膜材料的制备、微结构的表征、空气净化等分离性能评价，开展研究工作。在PTFE膜表面分别采取银镜法和UV法在氧化锌纳米棒上负载银颗粒。经测试，单一负载氧化锌的PTFE膜与Ag-ZnO@PTFE复合膜都具有较好的抗菌性能，而当气体流动时，Ag-ZnO@PTFE复合膜的抗菌性能要好于单一负载氧化锌的PTFE膜。

关键词：纳米氧化锌棒 聚四氟乙烯 原子层沉积 抗菌

Compound preparation of nanomaterials and antibacterial effect research

Abstract

With the quickening industrialization, the problem of air pollution increasingly serious, especially the dust particles in the air PM2.5 in many cities exceeds bid badly. Membrane filtration technology is the key to solve air pollution. This research adopts the atomic layer deposition (ALD) seed growth of hydration heat, in bulk polytetrafluoroethylene (ePTFE) on a three-dimensional grid to grow ZnO nanorods, form the multi-level nano membrane structure, surrounding the membrane material preparation, microstructure characterization, air purification, such as separation performance evaluation, to carry out the research work. In PTFE membrane surface silver mirror method and UV method were taken respectively load silver particles on the zno nanorods. After the test, a single load ZnO PTFE membrane and Ag - ZnO @ PTFE composite membrane has good antibacterial properties, and when the gas flow, Ag - ZnO @ the antibacterial properties of PTFE composite membrane are better than a single load zinc oxide of PTFE membrane.

Key Words：ZnO nanorods; ePTFE; ALD; filtration antibacterial

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1空气污染治理的方法 1

1.2 膜法过滤除尘的研究现状 1

1.2.1 聚四氟乙烯的结构及物理化学特性 1

1.2.2 膨体聚四氟乙烯膜除尘研究进展 2

1.3 膨体聚四氟乙烯微孔膜的改性 3

1.3.1 化学气相沉积法 3

1.3.2 溶胶-凝胶法 3

1.3.3 原子层沉积法ALD 3

1.4纳米氧化锌材料近年来的应用领域 4

1.4.1 纳米氧化锌在陶瓷中的应用 4

1.4.2 纳米氧化锌的灭菌性 4

1.5 本课题研究的目的 4

第二章 多层次纳米结构膜的制备与表征 5

2.1 概述 5

2.2 实验部分 5

2.2.1 实验原料及仪器 5

2.2.2 实验方法 6

2.2.3 测试与表征 7

2.3 结果与讨论 8

2.3.1 晶种制备方法的选择 8

2.3.2 水热生长参数对纳米氧化锌棒的影响 10

2.3.3 多层次纳米结构膜的孔径分布与透气量 13

2.3.4 XRD分析 15

2.3.5 TG分析 16

2.3.6 TEM分析 16

2.3.7 抗菌性能测试 17

2.4 本章小结 18

第三章 Ag-ZnO@PTFE复合膜的制备及性能研究 20

3.1 前言 20

3.2 实验原料 21

3.3 实验设备 21

3.4 实验步骤 22

3.5 测试与表征方法 23

3.6 结果与讨论 24

3.6.1 水热生长参数对纳米氧化锌棒的影响 24

3.6.2 两种制备银的方法对Ag-ZnO@PTFE复合膜形貌的影响 27

3.6.3 Ag-ZnO@PTFE复合膜表面元素的特征分析 28

3.6.4 载银后对Ag-ZnO@PTFE复合膜孔径分布与气体通量的影响 29

3.6.5 抗菌性能测试 30

3.6.6 接触角测试 31

3.7 本章小结 32

第四章 结论与展望 33

4.1 结论 33

4.2 展望 33

参考文献 34

致谢 37

第一章 文献综述

随着社会经济的持续发展，各行各业能源消耗迅速加剧，环境问题越来越突出，大气污染已经成为世界范围内最引人关注的问题。许多发达和发展中国家都花费巨大人力、财力、物力用于空气污染预防与治理。作为世界上空气污染最严重的国家之一，近年来我国大气中污染物的排放总量逐年增长，污染物也呈现出多样性，从化学污染到生物污染，都威胁着人类的健康以及日常生活，治理空气污染已经迫在眉睫。大气污染防治任务艰巨，任重而道远，减轻并防治城市的大气污染，降低其危害的影响，是目前我国环保工作的主要方向。空气污染的危害日益严重，已经影响到经济、健康。

1.1空气污染治理的方法

空气污染的治理与防治首先要从根源上入手，控制污染排放量，提高公民防治意识，并制定相关的法律法规。当污染已经形成时，治理方法有机械装置法和化学法。机械装置包括除尘袋、离心沉降、静电除尘等方法，主要是利用物理学原理。化学法^[1-2]是目前化工领域研究的重点方法，其原理包括吸收、吸附、催化转化、燃烧、冷凝等。

1.2 膜法过滤除尘的研究现状

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