二氧化鈦-蒙脫石復合體系及其抗菌調(diào)濕的環(huán)境特性研究.pdf

1、世界范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)保意識的不斷加強及傳統(tǒng)材料的日益匱乏，為抗菌調(diào)濕材料的研究提供了社會背景和生態(tài)意義。納米TiO2與多孔礦物基材的復合是當前研究的熱點之一，它不僅可以解決TiO2的分散與固定化問題，而且通過載體的吸附作用可以在催化劑表面區(qū)域形成反應物的濃度富集，促進傳質(zhì)，從而提高光催化反應的效率。目前，以多孔礦物為基材的復合型TiO2光催化材料在有機廢水的降解脫色中已突顯其高效優(yōu)勢，但其在抗菌消毒及濕度調(diào)節(jié)方面的研究少有報道。 將

2、納米二氧化鈦與層狀蒙脫石礦物復合，制備具有抗菌性能和調(diào)濕功能的環(huán)境礦物材料，為其在室內(nèi)裝飾涂料、家電與陶瓷表面修飾涂層等領域中的應用提供理論依據(jù)，是本文研究的目的，其主要研究內(nèi)容包括： 1.納米二氧化鈦/蒙脫石復合體系的制備和表征 以Sol-Gel法制備二氧化鈦/蒙脫石復合體系，分析探討鈦前驅(qū)體系的組合及配比，通過正交實驗優(yōu)化制備的工藝條件。采用XRD、FTIR和AFM等技術從晶體結構、分子結構和表面形貌方面對復合體系進

3、行表征分析。結果表明：制備復合體系的優(yōu)化條件為，以Ti(OC4H9)4-C2HsOH-HN03-H20體系按1：15：03：3的摩爾比制備鈦溶膠；以15mmol/g的負載量，質(zhì)量濃度3﹪的蒙脫石懸浮液，25℃下制備二氧化鈦/蒙脫石復合體系；復合后的樣品經(jīng)60℃真空干燥，450℃焙燒1h。復合體系中TiO2以銳鈦礦的形式均勻覆蓋于蒙脫石表面，其平均晶粒直徑為9.8am。 2.納米二氧化鈦/蒙脫石復合體系的抗菌性能研究 以大

4、腸桿菌和金黃色葡萄球菌作為不同革蘭氏類型的細菌代表，考察光照條件、細菌的生理狀態(tài)、初始菌濃度、催化劑用量、外界無機離子對復合體系抗菌性能的影響。從動力學角度分析光催化抗菌反應的過程。以TOC/TN分析結合AFM表征揭示復合體系抗菌的光生物化學反應機理。結果表明：暗吸附、光解、間歇性和連續(xù)性的光催化作用下兩種細菌的存活率分別在85.0﹪、67.5﹪、15﹪和0．1﹪左右。經(jīng)多次光催化處理后的細菌比未經(jīng)處理的細菌對光催化作用表現(xiàn)出更高的敏感

5、性。當初始細菌濃度在103-107cfu/mL時，光催化抗菌反應符合表觀擬一級反應動力學模型，催化劑用量與反應速率常數(shù)呈二次拋物線關系。緩沖液引入的H2P04-、HPO42-、CI-比Na+、K+對抗菌反應更具有抑制作用。抗菌過程中菌液的TOC和TN值先上升后下降，AFM圖像顯示光催化作用下細菌細胞結構發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的分解。 3.納米二氧化鈦/蒙脫石復合體系的調(diào)濕行為研究從濕容量和吸放濕速度兩方面研究復合體系在不同相對濕度下的靜

6、態(tài)吸放濕能力，考察Ti02光致超親水性能對體系調(diào)濕能力的影響，分析探討復合體系的吸濕模式和調(diào)濕機理。結果表明：在RH=98﹪環(huán)境下，復合體系的最大濕容量可達0.2100g/g，為蒙脫石濕容量的52.3﹪，而當環(huán)境濕度從RH=98﹪降低到RH=33﹪時，復合體系的半飽和放濕時間為1.0h，約為蒙脫石半飽和放濕時間的1/4。復合體系在25℃的吸濕曲線屬于II型等溫吸附曲線，其吸濕與放濕曲線間不存在明顯的滯后翅線。二氧化鈦的光致超親水性能有助

7、于提高復合體系在高濕度環(huán)境下的吸濕性能。復合體系的吸濕模式包括表面的物理吸濕、表面裸鍵和二氧化鈦光致超親水性引起化學吸濕。 二氧化鈦/蒙脫石體系是本研究制備的一種聚抗菌與調(diào)濕功能于一體的納米環(huán)境礦物復合材料，該研究將為蒙脫石礦物在環(huán)境保護領域中的應用拓展新的空間。二氧化鈦/復合體系對偶氮染料溶液的脫色機理是先吸附后光催化降解。蒙脫石的吸附特性對復合體系的抗菌性能有促進作用，而二氧化鈦在光照條件下的超親水性能有助于提高復合體系在高