超疏水二氧化鈦復(fù)合材料的制備及光催化研究.pdf

1、進入21世紀以來，現(xiàn)代城市建筑墻體灰塵沾污等問題逐漸突出。隨著環(huán)保意識的普遍增強，人們采用人工清洗等多種方式應(yīng)對上述問題。但這些方法存在工作量大、成本高等問題。相比之下，具有自清潔功能建筑墻體材料脫穎而出。自清潔的核心在于超疏水性和光催化性。超疏水性是指材料表面與水接觸角大于150°，滾動角小于10°，優(yōu)異的憎水性使其在自清潔、流體減阻、油水分離等領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用前景。光催化性是指材料在特定光源照射下能將有機物分解，典型如TiO2，

2、但其存在光譜吸收范圍窄、電子-空穴對分離效率低等問題，限制了其進一步應(yīng)用。本文通過溶膠凝膠法制備出TiO2-SiO2（下文簡稱TS），并分別與PDMS、甲苯按比例混合，采用浸漬提拉法涂覆于載玻片表面，在構(gòu)造粗糙表面結(jié)構(gòu)的同時固化PDMS以降低表面能，制備出具有光催化效應(yīng)的超疏水材料。并對其微觀結(jié)構(gòu)、光催化性、超疏水性進行了探究和分析:
　　(1)通過前驅(qū)體鈦酸四丁酯水解而成的無定形偏鈦酸凝聚粒子制備出TiO2，并采用溶膠凝膠法，對

3、TiO2溶膠進行SiO2復(fù)合改性。之后對樣品進行不同溫度的退火處理，得到復(fù)合材料TiO2-SiO2(n(Si)∶n(Ti)=0.3)。結(jié)果表明:復(fù)合材料表面呈毛茸狀，同時還存在孔狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)退火處理后，表面孔狀結(jié)構(gòu)分布更為密集、均勻。SEM、XRD表征結(jié)果顯示，當退火溫度為600℃或更高時，材料表面出現(xiàn)較大面積乳突狀結(jié)構(gòu)，且樣品中TiO2為銳鈦礦型;
　　(2)采用浸漬-提拉法，將復(fù)合材料與PDMS、甲苯按質(zhì)量比4∶1∶5混合涂覆于

4、載玻片上，室溫下烘干，即得TiO2-SiO2@PDMS（下文簡稱TS@PDMS）。接觸角儀測量結(jié)果表明:以不同退火溫度下TiO2-SiO2為基礎(chǔ)制得的TiO2-SiO2@PDMS與水有著不同的接觸角。其中，經(jīng)600℃退火的TiO2-SiO2@PDMS與水接觸角高達157°。此外，由于樣品表面超疏水性，散落于其表面的灰塵可被滾動的水珠帶走，實現(xiàn)物理自清潔;
　　(3)將上述TiO2-SiO2、TiO2-SiO2@PDMS用于光催化降