透明納米氧化鈦功能薄膜的低溫制備及性能研究.pdf

1、本文通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了TiCl4水解制備光活性納米氧化鈦溶膠的工藝條件，將該溶膠應(yīng)用于透明聚合物-聚碳酸酯(PC)板表面，低溫制備光催化超親水透明薄膜，并詳細(xì)研究了其結(jié)構(gòu)和性能。本文還對(duì)傳統(tǒng)的溶膠-凝膠工藝進(jìn)行了改進(jìn)，低溫制備了納米晶氧化鈦薄膜，該薄膜能有效去除甲醛等空氣污染物。 1.采用TiCl4水解反應(yīng)體系，用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，確定了納米氧化鈦溶膠的最佳制備條件，采用XRD、TEM、TG-DSC、BET等手段對(duì)樣品進(jìn)行表

2、征，并通過(guò)亞甲基蘭的降解評(píng)價(jià)樣品的光催化活性，通過(guò)對(duì)涂膜表面接觸角的測(cè)定表征樣品的親水性。結(jié)果表明：pH和溫度是影響樣品晶相組成的主要原因；納米TiO2溶膠制備最佳條件為：pH=1、反應(yīng)溫度75℃、反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)、水/TiCl4體積比為15.6：1；所制樣品粒徑11nm左右，為銳鈦礦相和金紅石相的混晶，其中金紅石相含量為40％，該樣品具有較高的光催化活性。文中還分析了TiCl4水解過(guò)程中氧化鈦晶核形成及生長(zhǎng)機(jī)理。 2.采用3-A

3、PS和TEOS的共水解產(chǎn)物作為底涂層，TEOS和KH550共水解產(chǎn)物與氧化鈦溶膠混合物作為涂布液，研究制備工藝條件對(duì)薄膜性能的影響，采用XRD、SEM、AFM和XPS等手段對(duì)薄膜進(jìn)行表征，評(píng)價(jià)了薄膜的親水/親油性、防霧性能和透光性能，初步探討了薄膜表面的超親水機(jī)理，通過(guò)氣相SO2的降解評(píng)價(jià)薄膜的光催化活性。結(jié)果表明，在90℃左右烘干2h，經(jīng)紫外光激發(fā)3h，涂膜3層后可在PC板表面低溫制備超親水薄膜。該薄膜表面均勻平整，無(wú)裂痕，透光率在8

4、4％左右，與水的接觸角最小可達(dá)4.4°，與液體石蠟接觸角最小為6°，具有良好的超親水和抗霧性能，對(duì)SO2的光催化降解率達(dá)98％以上。經(jīng)XPS分析表明，由于薄膜表面形成了Ti-O-Si化學(xué)鍵的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)模型，提高了固載化的牢固性。 3.改進(jìn)傳統(tǒng)溶膠-凝膠法制備制膜工藝，低溫制備透明納米晶氧化鈦薄膜。采用SEM、AFM和XRD對(duì)薄膜表面進(jìn)行表征，通過(guò)甲醛降解實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)薄膜凈化空氣性能。結(jié)果表明，該薄膜外觀透明，主要為銳鈦礦型結(jié)構(gòu)，表面均