納米ATO-TiO2復合隔熱自清潔材料的制備與性能表征.pdf

1、N型半導體氧化錫銻(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。若采用適當方式將兩者復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，同時還能去污、抗菌自清潔。多種性能的復合使它在節(jié)能環(huán)保領域具有良好的應用前景。但兩種材料的復合方式是一個關鍵的問題。傳統(tǒng)的磁控濺射、化學氣相沉積法等制備成本高，不宜大量生產。而濕化學沉積法不僅成膜均勻、膜性能良好，而且成本低、工藝

2、簡單，較適合應用和推廣。因此，透明隔熱自清潔復合材料的濕化學制備具有重要意義。
　　本文從制粉出發(fā)，先采用溶膠-凝膠法制備了納米TiO2粉體，并對粉體進行摻鋅、摻氮、摻鐵以及鋅氮、鐵氮共摻處理。結果表明，摻雜原子替換Ti4+進入TiO2晶格中，不產生新相。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構。鋅氮共摻粉體尺寸分布不均，鐵氮共摻粉體尺寸較大，團聚嚴重。光催化實驗顯示，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。活性最高的摻氮TiO2粉體，最佳摻氮量和熱處理溫度分別為1.0％，500℃，此時光催化反應速率常數(shù)達到了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，考察了反應溫度、滴定終點pH值、煅燒溫度對ATO粉體物相、形貌及光學性能的影響。結果顯示銻以離子形式進入氧化錫晶格，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條件的變化而產生的變化趨勢一致，但與晶格畸變的變化趨勢相反。反應溫度為60℃，滴定終點pH值為3.5，煅燒溫度為600℃時得到的ATO粉體結晶度高，晶粒細小，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、超聲時間和攪拌時間對納米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取質量百

5、分比10％，調節(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，調節(jié)體系pH=8，剪切乳化攪拌1h后再超聲15min。
　　采用濕化學沉積-浸漬提拉法制備了ATO/TiO2復合薄膜，并考察了涂料中ATO與TiO2的粉體含量比對膜力學、光

6、學、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，與未涂復合膜的保溫盒相比，涂有復合膜的保溫盒經過1h光照后少升了10℃。光催化實驗及親水角測試結果顯示，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復合膜。先考察了Sb摻