TiO-,2--SiO-,2-納米復合材料的制備及在造紙上的應用.pdf

1、納米TiO<,2>不僅具有良好的物理、化學特性，而且對可見及近紅外光均有較好的透光性，它還有很高的催化活性，能有效地通過光催化降解有機污染物，但其在水相、有機相中分散性較差而且存在著分散不均，易團聚，易失活，難回收等缺點。研究表明，通過對TiO<,2>納米粒子表面進行修飾或是制備復合材料，能夠減少納米粒子間的團聚，改善其分散性。而納米結(jié)構(gòu)的TiO<,2>-SiO<,2>復合材料具有比單一TiO<,2>或SiO<,2>更優(yōu)越的性能，它有更

2、好的光催化活性，可用于造紙廢水的處理，也可以用于造紙助留助濾劑或涂布顏料。 本實驗以鈦酸四丁酯、正硅酸乙酯作為前驅(qū)體水解，用改性溶膠一凝膠法制備了TiO<,2>-SiO<,2>納米復合材料，通過改變反應條件，如：鈦酸四丁酯的用量、正硅酸乙酯的用量、反應溫度等合成了不同Ti/Si(質(zhì)量比)配比的系列TiO<,2>-SiO<,2>納米復合材料，然后用X射線衍射儀(XRD)，透射電子顯微鏡(TEM)，掃描電子顯微鏡(SEM)，拉曼光譜

3、(Raman)，比表面積測定儀(BET)(N<,2>吸附)，紅外光譜(FT-IR)，X射線光電子能譜儀(XPS)和紫外可見吸收光譜(UV-Vis)等方法進行結(jié)構(gòu)表征。XRD，TEM，SEM，Raman和BET分析表明，銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO<,2>粒子均勻地分散于無定形SiO<,2>基質(zhì)中，隨著SiO<,2>含量的增加，TiO<,2>-SiO<,2>晶體顆粒變小而表面積變大。FT-IR光譜和XPS譜圖分析發(fā)現(xiàn)TiO<,2>與SiO<,2>基

4、質(zhì)之間存在著Ti—O—Si鍵。UV-Vis分析表明，SiO<,2>含量的增加使得TiO<,2>-SiO<,2>吸收峰發(fā)生紅移，吸光度增加。 本實驗將TiO<,2>-SiO<,2>納米復合材料用于催化處理造紙廢水，并對反應條件及催化劑用量等進行了詳細的研究。結(jié)果表明，TiO<,2>-SiO<,2> 納米光催化劑具有較高的光催化活性，在紫外燈下光降解蒸煮黑液和漂白廢水中的酚類物質(zhì)效果很明顯，其光催化活性要比TiO<,2>光催化劑要好

5、。其中，配比為TiO<,2>/SiO<,2>=98/2、焙燒溫度為500℃、焙燒時間為5 h、催化用量在1 g/l、pH值在5.0～5.5時對蒸煮黑液光催化降解效果最好，而且其催化性能明顯優(yōu)于純TiO<,2>，黑液COD<,Cr> 的降解率可達到65.5﹪；配比在TiO<,2>/SiO<,2>=98.2與TiO<,2>/SiO<,2>=90/10、焙燒溫度為500℃、焙燒時間為5h、催化用量為2 g/l時對漂白廢水中的苯酚及其酚類衍生物

6、的光催化降解也顯示出良好的催化性能。 由于SiO<,2>的加入提高了TiO<,2>-SiO<,2>納米復合材料的分散性，減少TiO<,2>的團聚情況，顆粒成形性好，孔隙率大，所以本實驗還研究了不同TiO<,2>-SiO<,2>納米復合材料用作涂布顏料以及在不同原紙上涂布對涂布效果的影響因素。結(jié)果表明，TiO<,2>-SiO<,2>納米復合材料用作噴墨打印涂布顏料時，紙頁的平滑度、白度、不透明度得到不同程度的改善，與普通SiO<,