納米TiO2及其復合水溶膠的制備及在紡織品功能整理中的應用研究.pdf

1、　　納米 TiO2因其具有光催化性、化學穩(wěn)定性、紫外吸收、無毒廉價等優(yōu)點,被廣泛應用于空氣凈化,污水處理,自清潔玻璃,化妝品等領域,已成為當前最具有開發(fā)前景的綠色環(huán)保光催化劑。將納米 TiO2光催化劑應用于紡織品中,可賦予織物光催化自清潔、抗紫外線、抗菌除臭等功能,具有廣泛的應用前景。但由于納米 TiO2自身對太陽光能的利用率低,并且廣泛采用的濕化學方法制備二氧化鈦薄膜過程中都需要后續(xù)的300℃以上的高溫處理,才能獲得結(jié)晶良好的二氧化鈦

2、薄膜,而高溫條件不利于納米TiO2在不耐高溫的紡織品基材上結(jié)晶,且TiO2粒子與織物結(jié)合牢度差的問題,從而限制了納米TiO2在紡織領域的應用。針對這些問題,本文對納米TiO2的低溫合成、可見光響應以及在紡織品功能整理的應用上進行了深入研究。
　　一、利用溶膠-凝膠法以鈦酸四丁酯、水、冰醋酸為體系低溫制備納米TiO2水溶膠,并研究分析水的用量、pH值和熱晶化方式對納米TiO2低溫結(jié)晶的影響。結(jié)果研究表明：當鈦酸四丁酯與水的摩爾比為

3、1：200,pH為1~2且在100~130℃汽蒸體系中處理 TiO2溶膠時,可得到晶型完整、分散均勻、粒徑為 8~10nm 并具有高結(jié)晶度的銳鈦礦型納米TiO2,其在紫外光下照射1.5h后,對亞甲基藍的降解率可達97.1%以上。由于這種低溫汽蒸熱晶化處理制備的納米 TiO2可以是粉體或是薄膜,因此可涂層在不耐高溫的材料上。
　　二、采用直接混合法和分步沉淀法制備了摩爾比為10：1的TiO2-ZnO復合粉體,該復合體可提高納米Ti

4、O2的可見光響應。通過利用XRD、DRS、SEM、EDS等技術(shù)對復合粉體結(jié)構(gòu)進行了表征,并研究了TiO2及TiO2-ZnO復合粉體在不同光源下對亞甲基藍(MB)的降解情況。結(jié)果表明：在紫外光、紫外-可見光和可見光下,光催化降解 MB 實驗結(jié)果的活性順序為：TiO2/ZnO-1(直接混合法)>TiO2/ZnO-2(分步沉淀法)>TiO2。兩種方法制備的TiO2-ZnO復合粉體都表現(xiàn)出高于單一半導體的光催化活性。由于摻入了氧化鋅,減少了復合

5、粉體表面空穴-電子對的復合以及帶隙的窄化,從而導致了復合粉體對光的吸收率增強。
　　三、將納米 TiO 2溶膠作為整理劑對棉織物進行功能性整理,可賦予棉織物持久優(yōu)異的抗紫外線、自清潔等性能。通過采用不同熱處理方式對織物進行處理,并用XRD、SEM對其結(jié)構(gòu)表征,同時測定織物光催化降解MB及紅酒等污漬的自清潔性能。結(jié)果表明：采用浸軋-烘干-汽蒸整理工藝所得到的棉織物表面納米TiO2粒子分散均勻,且結(jié)晶強度高于采用浸軋-焙烘和浸軋-烘

6、干-水熱整理工藝,同時汽蒸法整理后的棉織物,在紫外光照5h后,對MB的降解率可達88%以上；對紅酒和咖啡污漬在紫外光照48h后的自清潔效果明顯。并對TiO2溶膠和納米TiO2/ZnO復合溶膠整理棉織物在太陽光下的自清潔性能以及其他性能進行研究。
　　四、為提高棉織物與納米 TiO 2的結(jié)合牢度,本文利用低溫等離子體技術(shù)對棉纖維表面進行刻蝕和活化,使纖維表面能產(chǎn)生如C=O,-O-C=O,-COH,-COOH,CH2-OH等功能性基