納米TiO2-SiO2-氧化石墨烯復合涂層滌棉織物的制備及性能研究.pdf

1、醫(yī)用床單、手術服、醫(yī)用窗簾等醫(yī)用紡織品，主要以棉和滌綸纖維為原料，在使用過程中容易被污垢污染，而且紡織纖維屬多孔材料，容易吸附菌類，人體排出的汗液、脫落的皮脂等都為菌類繁殖提供了豐富的營養(yǎng)。細菌的滋生易造成交叉感染而傳播疾病，產(chǎn)生異味，損傷纖維。因此，開發(fā)具有自清潔、耐久抗菌功能的紡織品是此類醫(yī)用紡織品發(fā)展的必然要求之一。
　　TiO2具有優(yōu)良的光催化性能，在利用太陽能和解決環(huán)境污染問題等方面具有潛力，但其自身的缺點嚴重阻礙了其進

2、一步推廣應用。近十幾年來，世界各國的科學家一直致力于探索多種制備方法和改性手段來提高 TiO2對太陽光的利用率以及解決其與織物的粘合牢度等問題。
　　本課題從TiO2二元和三元摻雜改性以及超聲原位復合織物入手，試圖解決TiO2改性滌棉織物“可見光下”光催化利用率低以及耐洗性能差的問題。
　　首先，采用SiO2和氧化石墨烯分別對TiO2進行改性。實驗證明， SiO2的加入能增加TiO2表面酸性位對有機物的強吸附作用，在表面形成

3、較強的基團，這些基團作為空穴的捕獲位，阻止了電子空穴對的復合。此外，由于Ti-O-Si鍵的存在，SiO2能有有效控制TiO2顆粒的長大，從而獲得較小的粒徑和較大的比表面積，從而提高了TiO2的光催化降解活性。氧化石墨烯（GO）的引入，使禁帶寬度顯著減小，促使吸收邊發(fā)生紅移，增加了粒子的可見光吸收效率。而且氧化石墨烯具有良好的導電性，價電子受光照激發(fā)后由TiO2遷移到氧化石墨烯，從而使光生電子-空穴對分離開來，光量子效率得以提升?？梢姽庀?/p>

4、二元復合涂層織物光催化性能測試表明，二元復合提高了TiO2在可見光下的光催化性能，TiO2/SiO2以及TiO2/氧化石墨烯涂層織物對亞甲基藍的降解率分別從10％提升至31%和40%。
　　為了進一步提高織物在可見光下的光催化性能和污物降解率，本課題利用SiO2和氧化石墨烯同時對TiO2進行摻雜改性，意圖發(fā)揮納米SiO2、氧化石墨烯與TiO2的協(xié)同作用，制備了TiO2/SiO2/氧化石墨烯三元復合涂層織物。光催化性能測試結果表明，

5、織物在可見光下具有優(yōu)良的光催化自清潔性，在12h的可見光照射下，對亞甲基藍的降解率提升至92%，可見光下光催化性能明顯提高。其機理可能解釋為TiO2與SiO2同時負載在氧化石墨烯上，利用石墨稀良好的傳輸電子能力，有效地將TiO2在光照下產(chǎn)生的電子轉移到石墨稀片層上，因此，創(chuàng)造更多的空穴參與光催化氧化過程，從而使光催化能力顯著提高。
　　在制備方法上，本課題采用超聲原位涂層方法將納米功能粒子的形成和附著織物一步完成。利用超聲產(chǎn)生的聲

6、流效應和聲空化效應，使反應得到的分散相納米粒子粒徑降低，同時發(fā)揮主聲輻射力使納米粒子向聲壓節(jié)或聲壓腹處（即織物空隙處）聚集，次聲輻射力增加微粒間凝聚的作用，有效提高了織物多孔結構對分散微粒的收集和固著能力。因此，在解決納米粒子分散性問題的同時，使復合涂層織物的功能持久性和耐洗性能得到顯著改善。經(jīng)過30次水洗后，仍能完全分解亞甲基藍。此外，超聲原位復合方法較以往的溶膠凝膠法制備工藝簡化，用時時間短，處理效率明顯提升。
　　最后，本文

7、還對三元涂層織物的親水性能、抗菌性能及服用性能等進行了測試分析。實驗結果表明，在可見光下，水滴在三元復合涂層織物表面只需450ms被完全吸收，抑菌率達到99%以上。經(jīng)過30次水洗后，抑菌率仍能保持在98.5%。三元涂層織物的拉伸斷裂性能、透氣性能、手感等損失可以控制在較小范圍內。
　　因此，基于三元涂層織物優(yōu)良的可見光下的光催化降解能力、自清潔能力、抗菌能力以及耐用持久性，為其應用于紡織面料，尤其是醫(yī)用紡織品領域提供了巨大的優(yōu)勢。