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压电/电解质复合压电化学效应的研究

作　者: 张俊
导　师: 贾艳敏
学　校: 浙江师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 压电效应压电化学效应机械振动制氢染料废水降解
分类号: X791
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

压电化学效应由压电效应和电化学电解效应的耦合作用而形成的一种效应。这种效应可以将振动能转化为化学能。然而,目前关于压电化学效应的研究较少,主要是由于没有材料能够直接实现压电化学效应。自2010年以来,国际上将压电效应与电化学电解效应耦合,实现了压电化学效应并引起了各国学者的广泛关注。本文对由压电效应和电化学电解效应的耦合效应实现的压电化学效应进行了系统的研究,主要研究内容如下所示：1、研究了利用压电效应和电化学电解效应的耦合效应,实现压电化学效应的可行性。(见本文第三章)采用压电双晶悬梁和电解水装置,搭建了压电化学效应测试平台,并成功实现了机械振动制氢。在施加机械振动的情况下,压电双晶悬梁将机械振动转化为电信号,在电化学电解效应的作用下,实现了氢气和氧气的输出。从而,论证了采用压电效应和电化学电解效应的耦合效应实现压电化学效应的可行性,同时也为制备氢能源提供了一种新的方法。2、研究了压电化学效应在振动降解染料废水中的应用。(见本文第四章)(1)采用水热法合成了氧化性纳米棒,直径为25nm,长径比约为50：1。在施加超声机械振动的条件下,成功实现了酸性橙7染料废水的降解。酸性橙7染料废水的降解率达80%以上,初始降解浓度可达10-5mol/L。除此之外,还进一步研究了超声振动时间、酸性橙7染料废水的初始浓度、PH值及氧化锌纳米棒的含量对降解率的影响。(2)将压电化学效应与氧化锌纳米棒的光催化效应结合,提高了采用氧化锌纳米棒降解染料废水的效率。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 前言  8-13
  1.1 压电化学效应的基础理论  8-9
    1.1.1 压电效应  8-9
    1.1.2 压电化学效应  9
  1.2 压电化学效应的研究现状  9-10
  1.3 压电化学效应的应用前景  10-11
  1.4 本论文课题的研究意义  11-12
  1.5 本论文的研究内容  12-13
2 材料的制备、表征及压电化学效应的测试  13-24
  2.1 PZT压电双晶悬梁的制备、表征及压电化学效应的测试  13-17
    2.1.1 PZT压电双晶悬梁的制备原料及测试仪器  13-14
    2.1.2 PZT压电双晶悬梁的制备工艺  14-16
    2.1.3 PZT压电双晶悬梁发电性能的测试  16
    2.1.4 PZT压电双晶悬梁压电化学效应的测试  16-17
  2.2 压电氧化锌纳米棒的制备、表征及压电化学效应的测试  17-24
    2.2.1 水热法  18-19
    2.2.2 实验试剂原料及仪器  19-20
    2.2.3 合成压电氧化锌纳米棒的方法  20
    2.2.4 压电氧化锌纳米棒的表征方法  20-21
    2.2.5 实验过程  21-24
3 采用压电双晶悬梁/电解制氢复合装置研究实现压电化学效应的可行性  24-33
  3.1 引言  24-25
  3.2 PZT压电双晶悬梁的发电性能  25-28
    3.2.1 PZT压电双晶悬梁的输出电压  25-26
    3.2.2 PZT压电双晶悬梁的输出功率  26-28
  3.3 压电双晶悬梁制氢装置的压电化学效应  28-32
    3.3.1 随时间的规律  28-29
    3.3.2 随电解质浓度的规律  29-30
    3.3.3 随电解质种类的规律  30-32
  3.4 机械式制氢气装置的能量转化效率  32
  3.5 小结  32-33
4 氧化锌纳米棒压电化学效应用于降解染料废水的研究  33-47
  4.1 引言  33-34
  4.2 压电氧化锌纳米棒水热合成原理  34-35
  4.3 压电氧化锌纳米棒的晶体的结构和形貌测试  35-36
    4.3.1 压电氧化锌纳米棒的XRD  35-36
    4.3.2 压电氧化锌纳米棒的TEM  36
  4.4 压电氧化锌纳米棒的压电效应  36-38
  4.5 压电氧化锌纳米棒的压电化学效应  38-45
    4.5.1 对比试验  38-40
    4.5.2 随时间的规律  40-41
    4.5.3 随氧化锌纳米棒的含量的规律  41-42
    4.5.4 随染料浓度的规律  42-43
    4.5.5 随染料溶液酸碱性的规律  43-44
    4.5.6 光照对压电氧化锌纳米棒机械降解酸性橙7染料废水的提高  44-45
  4.6 小结  45-47
5 总结与展望  47-49
  5.1 全文总结  47-48
    5.1.1 主要研究内容  47
    5.1.2 主要结论  47-48
  5.2 展望  48-49
参考文献  49-54
攻读学位期间取得的研究成果  54-55
致谢  55-57

压电/电解质复合压电化学效应的研究

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