納米ATO-TiO2復(fù)合隔熱自清潔材料的制備與性能表征.pdf

1、N型半導(dǎo)體氧化錫銻(ATO)是一種優(yōu)異的透明隔熱材料，而TiO2是一種性能優(yōu)異的顏料，具備較高的光催化活性及親水性能。若采用適當(dāng)方式將兩者復(fù)合形成一種新的透明隔熱自清潔材料，該材料既對可見光透過又具有隔熱效果，同時(shí)還能去污、抗菌自清潔。多種性能的復(fù)合使它在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但兩種材料的復(fù)合方式是一個(gè)關(guān)鍵的問題。傳統(tǒng)的磁控濺射、化學(xué)氣相沉積法等制備成本高，不宜大量生產(chǎn)。而濕化學(xué)沉積法不僅成膜均勻、膜性能良好，而且成本低、工藝

2、簡單，較適合應(yīng)用和推廣。因此，透明隔熱自清潔復(fù)合材料的濕化學(xué)制備具有重要意義。
　　本文從制粉出發(fā)，先采用溶膠-凝膠法制備了納米TiO2粉體，并對粉體進(jìn)行摻鋅、摻氮、摻鐵以及鋅氮、鐵氮共摻處理。結(jié)果表明，摻雜原子替換Ti4+進(jìn)入TiO2晶格中，不產(chǎn)生新相。粉體在摻鋅和摻氮后尺寸均一，分布均勻。而摻鐵后具有絮狀介孔結(jié)構(gòu)。鋅氮共摻粉體尺寸分布不均，鐵氮共摻粉體尺寸較大，團(tuán)聚嚴(yán)重。光催化實(shí)驗(yàn)顯示，摻氮和摻鐵能明顯提高粉體的光催化性能，摻

3、鋅對光催化活性提高不大，鐵氮共摻及鋅氮共摻反而會降低粉體的光催化能力?；钚宰罡叩膿降猅iO2粉體，最佳摻氮量和熱處理溫度分別為1.0％，500℃，此時(shí)光催化反應(yīng)速率常數(shù)達(dá)到了22.11×10-3min-1。
　　采用水解沉淀法制備了納米銻摻雜氧化錫(ATO)粉體，考察了反應(yīng)溫度、滴定終點(diǎn)pH值、煅燒溫度對ATO粉體物相、形貌及光學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示銻以離子形式進(jìn)入氧化錫晶格，部分取代了Sn4+，形成一種替換式固溶體，未引入新相。

4、反應(yīng)條件的改變對晶粒平均晶粒尺寸、晶格畸變及單胞體積的影響不同。單胞體積和平均晶粒尺寸隨反應(yīng)條件的變化而產(chǎn)生的變化趨勢一致，但與晶格畸變的變化趨勢相反。反應(yīng)溫度為60℃，滴定終點(diǎn)pH值為3.5，煅燒溫度為600℃時(shí)得到的ATO粉體結(jié)晶度高，晶粒細(xì)小，適合作為漿料分散的粉體。
　　為得到穩(wěn)定的漿料，先研究了分散劑種類、用量、體系pH值、超聲時(shí)間和攪拌時(shí)間對納米TiO2水性漿料穩(wěn)定性的影響。得到的最優(yōu)分散條件:分散劑FS-02取質(zhì)量百

5、分比10％，調(diào)節(jié)漿料體系pH=5，以6000r/min攪拌3h，最后超聲15min。得到的漿料能長期穩(wěn)定而不發(fā)生沉降。再制備了單因素條件下的ATO水性漿料，考察了分散劑種類、含量以及體系pH值對ATO漿料穩(wěn)定性的影響。得到的最佳條件:加入0.25g FS-02，調(diào)節(jié)體系pH=8，剪切乳化攪拌1h后再超聲15min。
　　采用濕化學(xué)沉積-浸漬提拉法制備了ATO/TiO2復(fù)合薄膜，并考察了涂料中ATO與TiO2的粉體含量比對膜力學(xué)、光

6、學(xué)、隔熱及自清潔性能的影響，得到的粉體最佳含量比為2/3。在該比值下，涂膜厚約3.5μm，附著力達(dá)到0級，鉛筆硬度為2H，吸水率低于0.02％?？梢姽馔高^率約55％，紅外光透過率不足10％。膜的隔熱性能較好，與未涂復(fù)合膜的保溫盒相比，涂有復(fù)合膜的保溫盒經(jīng)過1h光照后少升了10℃。光催化實(shí)驗(yàn)及親水角測試結(jié)果顯示，膜對甲基橙的降解也將近60％，親水角接近0°。
　　采用溶膠-凝膠-浸漬提拉法制備了ATO/TiO2復(fù)合膜。先考察了Sb摻