納米金紅石型TiO2-SiO2的制備及改性研究.pdf

1、近年來，全國各地屢屢報道高空墜樓的“瓷磚雨”砸車傷人的事故，嚴(yán)重威脅城市居民的人身安全。自1997年以來，一些省市紛紛出臺相關(guān)規(guī)定，禁用石材類建筑外墻用磚，因此，開發(fā)具有裝飾性好、自清潔能力強、耐候性好、成本低的多功能外墻裝飾材料逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點。但是，國內(nèi)生產(chǎn)的外墻涂料存在裝飾性和耐候性差的缺陷，也不具備自清潔功能，難以真正替代石材類外墻裝飾材料。而要想制備具有自清潔能力、耐候性好的外墻裝飾材料，超疏水表面涂層的制備是關(guān)鍵。<

2、br>　　目前，制備超疏水表面的主要方法是先構(gòu)建具有微納分層粗糙結(jié)構(gòu)的表面，然后采用低表面能物質(zhì)（硅烷偶聯(lián)劑、含氟樹脂等）對表面進行超疏水改性。構(gòu)建微納分層粗糙結(jié)構(gòu)常用的無機納米材料包括ZnO、TiO2、Co3O4、SnO2、SiO2等。
　　本論文在參照前人研究的基礎(chǔ)上，采用兩種改進的簡單方法成功構(gòu)建了無機復(fù)合氧化物納米顆粒組成的微納分層結(jié)構(gòu)，通過硅烷偶聯(lián)劑及含氟化合物改性處理獲得疏水及雙疏性能優(yōu)異的納米材料。
　　本論文

3、分為五部分，每一部分的介紹如下:
　　第一章文獻綜首先總結(jié)了自然界中常見的超疏水表面及超疏水表面潤濕的基本理論。綜述了超疏水表面的制備方法及應(yīng)用，進一步提出了構(gòu)建粗糙微納結(jié)構(gòu)的技術(shù)，同時提出了超疏水表面制備中存在的問題，在此基礎(chǔ)上提出了本課題的研究意義及研究內(nèi)容。
　　第二章實驗部分介紹了實驗所用的試劑及儀器，金紅石型TiO2-SiO2的制備、疏水及雙疏改性研究及性能的表征方法。
　　第三章以鈦酸異丙酯(TTIP)為鈦

4、源，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，采用改進的溶膠-凝膠法制備了TiO2-SiO2氣凝膠，在不同溫度下進行煅燒處理，探究了制備高比表面積的納米金紅石型TiO2-SiO2的最佳條件，然后以三甲基氯硅烷(TMCS)為改性劑對金紅石型TiO2-SiO2進行改性處理，并使用X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、比表面積分析(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、原子力顯微鏡(AFM)、水接觸角測試(WCA)表

5、征對制備的TiO2-SiO2的晶型結(jié)構(gòu)、形貌和疏水性能進行了表征。結(jié)果表明，當(dāng)鈦硅摩爾比為5∶1時制得的氣凝膠在1100℃煅燒及TMCS改性后，所制備的金紅石型納米TiO2-SiO2的比表面積大，疏水性能優(yōu)異，其比表面積達348m2·g-1，水接觸角達到154.7°。
　　第四章以硫酸氧鈦為鈦源，硅酸鈉為硅源，通過改進的快速水解沉淀法制備了TiO2-SiO2復(fù)合氧化物。通過正交實驗研究了鈦硅摩爾比及煅燒溫度對復(fù)合氧化物的粒徑及晶相

6、結(jié)構(gòu)的影響，以三甲基氯硅烷(TMCS)和NH4F為改性劑分別對納米金紅石型TiO2-SiO2進行改性處理，利用X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜O、比表面積分析(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測試(CA)表征分別測試分析了TiO2-SiO2的晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌和疏水及雙疏性能，結(jié)果表明，鈦硅摩爾比為5∶1的TiO2-SiO2在800℃煅燒后就獲得金紅石型的復(fù)合材料，經(jīng)T