納米TiO2及其復(fù)合水溶膠的制備及在紡織品功能整理中的應(yīng)用研究.pdf

1、　　納米 TiO2因其具有光催化性、化學(xué)穩(wěn)定性、紫外吸收、無毒廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于空氣凈化,污水處理,自清潔玻璃,化妝品等領(lǐng)域,已成為當(dāng)前最具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保光催化劑。將納米 TiO2光催化劑應(yīng)用于紡織品中,可賦予織物光催化自清潔、抗紫外線、抗菌除臭等功能,具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于納米 TiO2自身對(duì)太陽(yáng)光能的利用率低,并且廣泛采用的濕化學(xué)方法制備二氧化鈦薄膜過程中都需要后續(xù)的300℃以上的高溫處理,才能獲得結(jié)晶良好的二氧化鈦

2、薄膜,而高溫條件不利于納米TiO2在不耐高溫的紡織品基材上結(jié)晶,且TiO2粒子與織物結(jié)合牢度差的問題,從而限制了納米TiO2在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用。針對(duì)這些問題,本文對(duì)納米TiO2的低溫合成、可見光響應(yīng)以及在紡織品功能整理的應(yīng)用上進(jìn)行了深入研究。
　　一、利用溶膠-凝膠法以鈦酸四丁酯、水、冰醋酸為體系低溫制備納米TiO2水溶膠,并研究分析水的用量、pH值和熱晶化方式對(duì)納米TiO2低溫結(jié)晶的影響。結(jié)果研究表明：當(dāng)鈦酸四丁酯與水的摩爾比為

3、1：200,pH為1~2且在100~130℃汽蒸體系中處理 TiO2溶膠時(shí),可得到晶型完整、分散均勻、粒徑為 8~10nm 并具有高結(jié)晶度的銳鈦礦型納米TiO2,其在紫外光下照射1.5h后,對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)97.1%以上。由于這種低溫汽蒸熱晶化處理制備的納米 TiO2可以是粉體或是薄膜,因此可涂層在不耐高溫的材料上。
　　二、采用直接混合法和分步沉淀法制備了摩爾比為10：1的TiO2-ZnO復(fù)合粉體,該復(fù)合體可提高納米Ti

4、O2的可見光響應(yīng)。通過利用XRD、DRS、SEM、EDS等技術(shù)對(duì)復(fù)合粉體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并研究了TiO2及TiO2-ZnO復(fù)合粉體在不同光源下對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的降解情況。結(jié)果表明：在紫外光、紫外-可見光和可見光下,光催化降解 MB 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的活性順序?yàn)椋篢iO2/ZnO-1(直接混合法)>TiO2/ZnO-2(分步沉淀法)>TiO2。兩種方法制備的TiO2-ZnO復(fù)合粉體都表現(xiàn)出高于單一半導(dǎo)體的光催化活性。由于摻入了氧化鋅,減少了復(fù)合

5、粉體表面空穴-電子對(duì)的復(fù)合以及帶隙的窄化,從而導(dǎo)致了復(fù)合粉體對(duì)光的吸收率增強(qiáng)。
　　三、將納米 TiO 2溶膠作為整理劑對(duì)棉織物進(jìn)行功能性整理,可賦予棉織物持久優(yōu)異的抗紫外線、自清潔等性能。通過采用不同熱處理方式對(duì)織物進(jìn)行處理,并用XRD、SEM對(duì)其結(jié)構(gòu)表征,同時(shí)測(cè)定織物光催化降解MB及紅酒等污漬的自清潔性能。結(jié)果表明：采用浸軋-烘干-汽蒸整理工藝所得到的棉織物表面納米TiO2粒子分散均勻,且結(jié)晶強(qiáng)度高于采用浸軋-焙烘和浸軋-烘

6、干-水熱整理工藝,同時(shí)汽蒸法整理后的棉織物,在紫外光照5h后,對(duì)MB的降解率可達(dá)88%以上；對(duì)紅酒和咖啡污漬在紫外光照48h后的自清潔效果明顯。并對(duì)TiO2溶膠和納米TiO2/ZnO復(fù)合溶膠整理棉織物在太陽(yáng)光下的自清潔性能以及其他性能進(jìn)行研究。
　　四、為提高棉織物與納米 TiO 2的結(jié)合牢度,本文利用低溫等離子體技術(shù)對(duì)棉纖維表面進(jìn)行刻蝕和活化,使纖維表面能產(chǎn)生如C=O,-O-C=O,-COH,-COOH,CH2-OH等功能性基