基于纳米TiO2自清洁涂层的研究

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目前,随着我国现代化建设步伐的加快,各领域科学技术得到空前的发展,然而现代化建设过程的同时也给人们带来一定的影响,城市内环境污染日益加重,城市中各建筑幕墙污染也随之加重,光伏太阳能电池板上由于长期暴露在室外,受到空气中大量的灰尘,以及一些有机物污染,造成光伏太阳能电池板发电效率降低,需要人们定期对太阳能电池板进行清洗以提高发电效率,高速护栏板在使用过程中,非常容易受汽车尾气和尘土污染会使其表面变脏,特别是汽车尾气中NO(X),SO(X)加上雨水的作用,对护栏表面造成更加严重的结果,同样需要大量的人力、物力、财力对护栏板进行清洗和维护,这些种种方面严重影响人们生活质量的提高,也大大刺激了广大科研工作者探索一条环境友好型,资源节约型的自清洁技术。本文基于纳米TiO2光催化和光致超亲水性能,通过简单工艺制备出自清洁涂层,并考察了涂层的自清洁性能以及影响因素。  基于热塑性粉末涂料构造超疏水涂层。基于热塑性粉末涂料为研究对象在热塑性粉末涂料表面构造出具有超疏水自清洁性能的涂层,并对超疏水涂层进行了表面微结构表征,以及形成超疏水性能的表面进行分析,实验表明:所制备出的超疏水表面与水接触角大于150度,滚动角小5度,具有优异的疏水性。正辛基三乙氧基硅烷(A-137)改性的P25掺入热塑性粉末的比例对最终形成超疏水涂层有很大的影响,掺入比例为5%时,无法形成超疏水涂层,而掺入比例为15%和25%时均获得超疏水涂层,并且加热温度的延长对涂层接触角影响较小。通过Cassie equation对超疏水涂层进行分析计算获得粗糙表面中的空气的比例f2=91.32%。  光引发超疏水涂层转变为超亲水涂层及光催化性能。根据上一章内容进行深入研究发现所制备出的自清洁涂层,具有在光照下超疏水状态向超亲水状态发生转变并且这种超亲水状态可以维持较长的时间,并对吸附表面的有机物具有很好的降解效果特点,超疏水状态向超亲水状态发生转变的原因可能是由于其表面含有大量的改性纳米TiO2在光照下诱发TiO2的光致超亲水性能和光催化性能。A-137修饰P25比例一定时候,随着加入涂料中的比例增加,自清洁性能呈增强的趋势,其中A-137改性P25最佳的质量分数为10%。  超亲水透明光催化自清洁涂层的制备。制备出易分散,同时具备高活性的纳米TiO2并以此纳米TiO2制备出透明自清洁涂料,应用在玻璃表面获得具有自清洁性能的玻璃。所制备的纳米TiO2均为锐钛矿型,在水中分布平均粒径为110nm,通过紫外可见漫反射光谱表明具有一定的可见光响应。TiO2在60min对罗丹明B降解率高达94.65%,而商业化的P25在120min后的降解率仅为91.06%。制备出的超亲水透明光催化自清洁涂层在可见光区域400nm-800nm之间,透光率超过85%,涂层的水接触角在光照60min内可引发超亲水性能。自清洁涂料中SiO2溶胶的含量增加,涂层光催化性能存在一个最佳值,即:TiO2∶SiO2摩尔比为1∶0.85时候,光催化性能可以达到最大值为35.87%。
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