膠溶法制備TiO-,2-納米晶溶膠及其應用研究.pdf

1、TiO2作為一種半導體光催化材料，具有效率高、能耗低、無毒、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在環(huán)境污染治理方面應用前景廣闊。其中，TiO2薄膜由于能通過在多種基材上的負載應用，克服粉體型TiO2易聚集、難回收等問題，受到了廣泛關(guān)注。近年來，隨著TiO2薄膜在工程塑料，有機涂層等不耐熱或大面積難以加熱材料表面應用需求的增加，其低溫制備成為該領(lǐng)域研究的熱點。
　　 本文對TiO2薄膜的低溫制備及應用進行了研究，提出利用以TiO2納米晶溶膠為主要成分

2、的有機/無機復合涂膜液，低溫負載制備TiO2薄膜的研究課題。論文以價格低廉的TiOSO4無機鹽為前驅(qū)體，采用膠溶法制備TiO2納米晶溶膠，并設計TiO2納米晶溶膠/醋丙乳液、TiO2納米晶溶膠/有機硅溶膠復合體系，解決單一TiO2納米晶溶膠涂膜不均勻、薄膜附著力欠佳等應用問題。主要研究工作包括以下幾個方面：
　　 (1)TiO2納米晶溶膠的制備及優(yōu)化研究
　　 以價格低廉的TiOSO4為原料，采用沉淀.膠溶工藝，研究了酸

3、性和中性兩類TiO2納米晶溶膠的制備方法，重點考察了溶膠制備條件對TiO2結(jié)晶度、粒徑大小以及溶膠光催化活性的影響。優(yōu)化的酸性TiO2溶膠制備條件為：水浴膠溶溫度60℃，水浴膠溶時間6h，HNO3的添加量H+：Ti4+=4。優(yōu)化的中性TiO2溶膠制備條件為：pH=7～8，水浴溫度65℃，水浴時間4h，H2O2的添加量為H2O2：Ti4+=16。酸性和中性兩類TiO2納米晶溶膠的對比研究表明，酸性TiO2溶膠在溶膠穩(wěn)定性及光催化活性方面均

4、優(yōu)于中性TiO2溶膠。
　　 (2)TiO2/醋丙復合薄膜制備及性能研究
　　 選擇醋丙乳液與TiO2納米晶溶膠復合，著重考察了復合體系中TiO2用量對薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明：TiO2納米晶溶膠/醋丙乳液復合體系具有較高的穩(wěn)定性和良好的成膜特性；涂膜后，隨TiO2含量的增大，薄膜表面的TiO2粒子增多，薄膜粗糙度增大；當復合薄膜中添加的TiO2溶膠濃度由0.1mol/L提高到0.3mol/L時，紫外光激發(fā)下復合薄

5、膜對羅丹明B的分解率由53.8％提高到了78.8％，對水的接觸角由66°降低到50°。
　　 (3)TiO2/有機硅復合薄膜制備及性能研究
　　 采用膠溶法制備以醇為主要溶劑的TiO2納米晶溶膠，并與有機硅溶膠進行復合。在此基礎(chǔ)上，開展復合溶膠在聚碳酸酯板(PC板)表面的涂膜研究，主要考察了TiO2溶膠添加量、TiO2溶膠濃度以及涂膜層數(shù)對復合薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明：TiO2溶膠添加量為40wt％時，復合溶膠的成