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甲醛等有害气体引起的室内空气污染逐渐成为人们关注的一个焦点,亟需解决。纳米二氧化钛(TiO2)是一种性能优异的光催化剂,在紫外光激发下可以氧化分解多种有机物,目前已有成品售卖。然而蓬松的纳米TiO2粉末单独应用易造成粉尘污染且难以回收,需要有合适的载体。为了避免TiO2对载体自身的光催化,一般选用无机材料为载体。
棉织物是人们日常生活中大量使用的家居品材料,具有健康、天然、舒适等优点,是应用最广泛天然纤维。为了将TiO2应用于棉织物中,本文利用HAP将TiO2和棉织物隔离开,羟基磷灰石(HAP)是一种磷酸钙,是动物和人骨的主要化学组成,对人体无害、兼容性好,对环境无任何危害。利用贵金属Ag进行改性,以期提高TiO2的光催化性。最终达到以下目的:(1)制成具有降解空气中有机污染气体功能的棉织物,(2)解除基材被分解的危险。
论文内容主要分为以下三部分:
(1)制备Ag/TiO2/HAP。以AgNO3为原料,以溴化十六烷基三甲基铵(CTAB)水溶液为表面活性剂,以水合肼水溶液为还原剂,利用氧化还原法制得了纳米Ag粒子,扫描电镜显示25℃下制得的银粒子最小,约为80nm,且尺寸均一,分散性好,LB550激光粒度仪显示,在25℃下制备的银粒子的粒径基本呈均值为80nm的正态分布。以钛酸丁酯为原料,制备了Ag/TiO2复合材料,XRD显示该复合材料中TiO2为锐钛矿、金红石混合晶型,其中锐钛矿晶型的比例是80%。Ag/TiO2的粒径约为300nm。以市售的微米级羟基磷灰石为原料,利用非均相沉淀法进一步制备了AgTiO2/HAP,粒径约400nm,对较低浓度下亚甲基蓝的催化性能基本接近市售Degussa P25 TiO2,但对浓度较高的亚甲基蓝溶液催化活性不强。
(2)制备Ag-TiO2/HAP。在Degussa P25 TiO2分散体系中加入硝酸银水溶液,采用光还原法制备了不同比例的Ag-TiO2。催化结果显示,当Ag质量是TiO2质量的16%时,Ag-TiO2的催化性能最好,优于TiO2的光催化性,且对较高浓度亚甲基蓝溶液的催化效果令人满意。以市售的微米级羟基磷灰石为原料,利用非均相沉淀法进一步制备了Ag-TiO2/HAP,利用15W紫外灯测试其催化性能。结果显示:HAP的含量对催化性能有明显影响;当TiO2和HAP的质量比不同时,其光催化性排序为1:1>1:3≈1:4>1:2>1:5,与Ag/TiO2/HAP相比具有更好的催化性能。
(3)棉织物的功能整理。选择催化性能好的Ag-TiO2/HAP对棉织物进行光催化功能整理。采用浸轧法将1:1~1:5的Ag-TiO2/HAP负载在棉织物样条上,以负载了TiO2和Ag-TiO2的样条作为对比。利用15W紫外灯测试其对甲醛的催化性能。对样条皂洗,并测试催化性能,以测试催化剂负载牢度。对催化反应后的样条测试抗拉强度,以表征HAP层对织物的保护性。结果显示随着HAP用量增加,Ag-TiO2/HAP对棉织物的损伤减小,制备得到具有空气净化功能的棉织物。