納米TiO2水溶膠的低溫改性及在功能性棉織物上的應用研究.pdf

1、納米 TiO2因其表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應等特點，同時還兼具優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、無毒性、成本低等優(yōu)點在眾多領域受到廣泛應用，將納米TiO2應用于紡織品中，可賦予織物抗紫外線、抗菌、降解VOC和自清潔等功能。但納米 TiO2也存在帶隙較寬，光生載流子復合率高等缺陷，在一定程度上限制了其應用范圍，并且現(xiàn)有的工業(yè)化制備 TiO2的工藝需要高溫煅燒才能獲得結晶良好的粉體或薄膜，這限制了TiO2在柔性紡織材料中的應用。<

2、br>　　為了解決 TiO2光催化材料本身的缺陷，本文制備改性納米 TiO2，將貴金屬 Ag微粒負載在其表面，并通過金屬（Fe、La）或非金屬（N）元素摻雜進納米TiO2等方法來提高光量子產率，拓寬光響應范圍，提高光催化活性；同時，本文還對納米TiO2溶膠在低溫條件下應用于棉織物多功能整理時的熱晶化處理方式、分散性以及納米粒子與纖維間的結合牢度等方面進行了較深入的研究。主要研究內容包括：
　　Ag負載 TiO2納米晶的低溫制備及性

3、能研究。采用改進的溶膠-凝膠法在低溫條件下制備Ag負載納米TiO2，探討了DEA作為絡合劑和輔助還原劑的作用機理及反應順序，分析反應過程中各類因素對Ag負載納米TiO2的影響。結果表明：所制備的改性納米TiO2均具有銳鈦礦相，結晶度高，晶粒尺寸在6-9nm，Ag團簇在TiO2表面分布均勻。負載于TiO2表面的Ag微粒與TiO2之間形成肖特基勢壘，具有較強的電子接受和傳遞能力，能夠有效的抑制TiO2體相內電子-空穴的復合，使TiO2的光催

4、化性能明顯提高。性能測試顯示，在本實驗條件下，3％Ag/TiO2的光催化效果最為優(yōu)異，并且由于TiO2表面Ag納米粒子的等離子共振吸收，使得納米TiO2在可見光區(qū)域也具有光催化性能。同時，Ag/TiO2粉體具有 Ag抗菌和光觸媒抗菌的雙重效果，復合材料的抗菌性能也隨著Ag負載量的增大逐漸提升。
　　基于Ag負載的雙元素協(xié)同改性納米TiO2的制備及性能研究。為進一步提高TiO2的光催化性能，從提高量子產率、抑制光生電子-空穴的復合以

5、及拓寬光響應范圍等角度出發(fā)，在納米TiO2表面負載Ag單質的基礎上，以Fe、N和La等為共同摻雜元素，通過溶膠凝膠一步法直接摻雜離子來制備改性納米TiO2，利用摻雜離子與Ag之間的協(xié)同效應，進一步提高其光催化性能，并利用雜化軌道理論分析和研究了摻雜后納米TiO2光催化性、光響應范圍和使用能力提高的原因。研究表明：通過摻雜金屬或非金屬元素，可窄化禁帶寬度，在可見光條件下也可激發(fā)其產生光催化能力，拓寬了TiO2的光響應范圍，或者降低光生電子

6、與空穴的復合概率，同時利用摻雜元素與Ag的協(xié)同作用，進一步提高納米TiO2光催化活性。與未摻雜或單一摻雜的TiO2相比，雙元素改性納米TiO2在紫外和可見光下對亞甲基藍都有很好的降解效果，且改性TiO2的光催化活性主要取決于摻雜離子的特性和濃度以及與Ag之間的協(xié)同作用。
　　納米TiO2的分散、生長控制及在棉制品多功能整理中的應用。改性納米TiO2溶膠應用于棉制品的多功能整理，分析三種整理工藝對TiO2晶化和分散效果的影響，測試整