不同納米TiO2負(fù)載織物可見光催化降解性能及其應(yīng)用.pdf

1、為了將納米TiO2材料更好地應(yīng)用于紡織品加工，本文首先在室溫合成了兩種不同的納米TiO2水溶膠（簡(jiǎn)稱TiO2-S-1和TiO2-S-2），同時(shí)分別將兩種商品化納米TiO2粉體(5n和30 nm)制成水分散液（簡(jiǎn)稱TiO2-P-5和TiO2-P-25），并分別使用它們通過軋-烘-焙工藝對(duì)棉織物進(jìn)行整理加工制備四種不同的納米TiO2負(fù)載棉織物。在使用場(chǎng)發(fā)射電鏡、X-光衍射、紫外可見光漫反射光譜和能譜等技術(shù)對(duì)其進(jìn)行表征分析的基礎(chǔ)上，分別將四種

2、不同納米TiO2負(fù)載棉織物作為光催化劑對(duì)水溶液中不同結(jié)構(gòu)紡織染料進(jìn)行光催化降解反應(yīng)，考察了納米TiO2的特性、輻射光強(qiáng)度和溶液介質(zhì)的pH值等對(duì)它們催化活性的影響以及它們對(duì)不同結(jié)構(gòu)和濃度的染料以及溶液中存在無機(jī)鹽或表面活性劑等適應(yīng)性，重點(diǎn)比較了四種不同的納米TiO2粒子與纖維的作用方式和光催化降解特性等方面的異同點(diǎn)。為了研究納米TiO2材料對(duì)太陽光的利用性，在晴天和陰天太陽光輻射條件下使用TiO2-S-1負(fù)載棉織物對(duì)水溶液中的不同結(jié)構(gòu)紡織

3、染料進(jìn)行光催化降解反應(yīng)，重點(diǎn)研究了太陽光輻射強(qiáng)度與其光催化降解性能之間的定量關(guān)系，并考察了染料結(jié)構(gòu)和濃度以及溶液介質(zhì)的pH值等因素的影響作用。最后分別使用鐵離子、三乙胺或石墨烯對(duì)納米TiO2水溶膠進(jìn)行改性反應(yīng)，并將其相應(yīng)負(fù)載棉織物對(duì)室內(nèi)空氣中甲醛的進(jìn)行光催化降解反應(yīng)，評(píng)估了不同改性劑對(duì)納米TiO2負(fù)載棉織物光催化降解性能的改善作用。
　　結(jié)果表明，四種不同納米TiO2粒子的晶型結(jié)構(gòu)均屬于銳鈦礦型，兩種水溶膠型納米TiO2的粒子尺寸

4、在1.5nm至2.5nm之間，且明顯小于兩種納米TiO2粉體。使用四種不同的納米TiO2水溶膠或水分散液都能夠通過軋-烘-焙工藝制備納米TiO2負(fù)載棉織物，并且發(fā)現(xiàn)三種小尺寸的納米TiO2粒子在纖維表面能夠形成相似的薄膜，并且與大尺寸的TiO2-P-25所形成的薄膜明顯不同。更重要的是，兩種水溶膠型納米TiO2比兩種粉體型納米TiO2具有更好的光吸收性。四種納米TiO2負(fù)載棉織物都能夠顯著促進(jìn)偶氮染料和蒽醌染料的光催化降解反應(yīng)，其中Ti

5、O2-S-1、TiO2-S-2和TiO2-P-5負(fù)載棉織物在酸性和中性溶液介質(zhì)中和可見光輻射條件下比粉體型TiO2-P-25負(fù)載棉織物的催化活性更高。無機(jī)鹽NaCl、陰離子性表面活性劑（十二烷基苯磺酸鈉）和非離子性表面活性劑（烷基酚聚氧乙烯醚）對(duì)四種不同類型納米TiO2負(fù)載棉織物的光催化活性均具有不同程度的抑制作用，但是粉體型TiO2負(fù)載棉織物比水溶膠型納米TiO2負(fù)載棉織物對(duì)其具有更好的耐受性。在納米TiO2負(fù)載棉織物的存在時(shí)，染料的

6、光催化降解反應(yīng)符合假一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型。在太陽光輻射條件下，納米TiO2負(fù)載棉織物仍然能夠使偶氮染料發(fā)生催化降解反應(yīng)，并且納米TiO2在纖維表面負(fù)載量的增加能夠顯著提高其催化活性。特別需要注意的是，太陽光輻射強(qiáng)度與其催化活性之間存在著線性正相關(guān)性。且在不同太陽光輻射強(qiáng)度下，染料的光催化降解反應(yīng)仍然符合假一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模型。NaCl和陰離子性表面活性劑對(duì)納米TiO2負(fù)載棉織物的光催化降解作用的抑制性隨其濃度的提高而增強(qiáng)，然而在晴天時(shí)的抑制