TiO-,2--SiO-,2-納米復(fù)合材料的制備及在造紙上的應(yīng)用.pdf

1、納米TiO<,2>不僅具有良好的物理、化學(xué)特性，而且對(duì)可見(jiàn)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(guò)光催化降解有機(jī)污染物，但其在水相、有機(jī)相中分散性較差而且存在著分散不均，易團(tuán)聚，易失活，難回收等缺點(diǎn)。研究表明，通過(guò)對(duì)TiO<,2>納米粒子表面進(jìn)行修飾或是制備復(fù)合材料，能夠減少納米粒子間的團(tuán)聚，改善其分散性。而納米結(jié)構(gòu)的TiO<,2>-SiO<,2>復(fù)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(shí)驗(yàn)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(fù)合材料，通過(guò)改變反應(yīng)條件，如：鈦酸四丁酯的用量、正硅酸乙酯的用量、反應(yīng)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(fù)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(cè)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(jiàn)吸收光譜(UV-Vis)等方法進(jìn)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(wú)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(shí)驗(yàn)將TiO<,2>-SiO<,2>納米復(fù)合材料用于催化處理造紙廢水，并對(duì)反應(yīng)條件及催化劑用量等進(jìn)行了詳細(xì)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(lèi)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T(mén)iO<,2>/SiO<,2>=98/2、焙燒溫度為500℃、焙燒時(shí)間為5 h、催化用量在1 g/l、pH值在5.0～5.5時(shí)對(duì)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(dá)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(shí)間為5h、催化用量為2 g/l時(shí)對(duì)漂白廢水中的苯酚及其酚類(lèi)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(fù)合材料的分散性，減少TiO<,2>的團(tuán)聚情況，顆粒成形性好，孔隙率大，所以本實(shí)驗(yàn)還研究了不同TiO<,2>-SiO<,2>納米復(fù)合材料用作涂布顏料以及在不同原紙上涂布對(duì)涂布效果的影響因素。結(jié)果表明，TiO<,2>-SiO<,2>納米復(fù)合材料用作噴墨打印涂布顏料時(shí)，紙頁(yè)的平滑度、白度、不透明度得到不同程度的改善，與普通SiO<,