納米金紅石型TiO2-SiO2的制備及改性研究.pdf

1、近年來(lái)，全國(guó)各地屢屢報(bào)道高空墜樓的“瓷磚雨”砸車(chē)傷人的事故，嚴(yán)重威脅城市居民的人身安全。自1997年以來(lái)，一些省市紛紛出臺(tái)相關(guān)規(guī)定，禁用石材類(lèi)建筑外墻用磚，因此，開(kāi)發(fā)具有裝飾性好、自清潔能力強(qiáng)、耐候性好、成本低的多功能外墻裝飾材料逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的外墻涂料存在裝飾性和耐候性差的缺陷，也不具備自清潔功能，難以真正替代石材類(lèi)外墻裝飾材料。而要想制備具有自清潔能力、耐候性好的外墻裝飾材料，超疏水表面涂層的制備是關(guān)鍵。<

2、br>　　目前，制備超疏水表面的主要方法是先構(gòu)建具有微納分層粗糙結(jié)構(gòu)的表面，然后采用低表面能物質(zhì)（硅烷偶聯(lián)劑、含氟樹(shù)脂等）對(duì)表面進(jìn)行超疏水改性。構(gòu)建微納分層粗糙結(jié)構(gòu)常用的無(wú)機(jī)納米材料包括ZnO、TiO2、Co3O4、SnO2、SiO2等。
　　本論文在參照前人研究的基礎(chǔ)上，采用兩種改進(jìn)的簡(jiǎn)單方法成功構(gòu)建了無(wú)機(jī)復(fù)合氧化物納米顆粒組成的微納分層結(jié)構(gòu)，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑及含氟化合物改性處理獲得疏水及雙疏性能優(yōu)異的納米材料。
　　本論文

3、分為五部分，每一部分的介紹如下:
　　第一章文獻(xiàn)綜首先總結(jié)了自然界中常見(jiàn)的超疏水表面及超疏水表面潤(rùn)濕的基本理論。綜述了超疏水表面的制備方法及應(yīng)用，進(jìn)一步提出了構(gòu)建粗糙微納結(jié)構(gòu)的技術(shù)，同時(shí)提出了超疏水表面制備中存在的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上提出了本課題的研究意義及研究?jī)?nèi)容。
　　第二章實(shí)驗(yàn)部分介紹了實(shí)驗(yàn)所用的試劑及儀器，金紅石型TiO2-SiO2的制備、疏水及雙疏改性研究及性能的表征方法。
　　第三章以鈦酸異丙酯(TTIP)為鈦

4、源，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，采用改進(jìn)的溶膠-凝膠法制備了TiO2-SiO2氣凝膠，在不同溫度下進(jìn)行煅燒處理，探究了制備高比表面積的納米金紅石型TiO2-SiO2的最佳條件，然后以三甲基氯硅烷(TMCS)為改性劑對(duì)金紅石型TiO2-SiO2進(jìn)行改性處理，并使用X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)、比表面積分析(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、原子力顯微鏡(AFM)、水接觸角測(cè)試(WCA)表

5、征對(duì)制備的TiO2-SiO2的晶型結(jié)構(gòu)、形貌和疏水性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，當(dāng)鈦硅摩爾比為5∶1時(shí)制得的氣凝膠在1100℃煅燒及TMCS改性后，所制備的金紅石型納米TiO2-SiO2的比表面積大，疏水性能優(yōu)異，其比表面積達(dá)348m2·g-1，水接觸角達(dá)到154.7°。
　　第四章以硫酸氧鈦為鈦源，硅酸鈉為硅源，通過(guò)改進(jìn)的快速水解沉淀法制備了TiO2-SiO2復(fù)合氧化物。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)研究了鈦硅摩爾比及煅燒溫度對(duì)復(fù)合氧化物的粒徑及晶相

6、結(jié)構(gòu)的影響，以三甲基氯硅烷(TMCS)和NH4F為改性劑分別對(duì)納米金紅石型TiO2-SiO2進(jìn)行改性處理，利用X射線(xiàn)衍射(XRD)、X射線(xiàn)光電子能譜O、比表面積分析(BET)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測(cè)試(CA)表征分別測(cè)試分析了TiO2-SiO2的晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌和疏水及雙疏性能，結(jié)果表明，鈦硅摩爾比為5∶1的TiO2-SiO2在800℃煅燒后就獲得金紅石型的復(fù)合材料，經(jīng)T