基于不同光催化体系环境净化纺织品的制备与性能调控

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为制备基于不同光催化体系的环境净化纺织品,本课题分别对聚四氟乙烯纤维、聚丙烯纤维和棉纤维进行不同改性在其表面引入羧基或磺酸基,并通过与Fe3+离子配位反应制备多种不同结构的改性纤维铁配合物,然后重点考察了它们作为水体中偶氮染料的氧化降解反应和Cr(Ⅵ)的还原反应非均相光催化剂的应用性能,并在对不同改性纤维铁配合物进行多项表征的基础上,讨论了制备反应条件和应用工艺条件对其催化性能的影响,同时研究了不同改性纤维铁配合物对染料光催化氧化降解反应机理和降解反应产物毒性。此外,还利用钛酸丁酯控制水解技术制备了光催化性能优良和高稳定性的纳米TiO2水溶胶,并将其整理棉织物用于水体染料氧化降解、室内空气中甲醛去除、自清洁和抗菌处理中,并与两种商品化粉体型纳米TiO2进行了比较。实验结果表明,不同改性纤维配体均能够与Fe3+离子进行配位反应在纤维表面生成配合物,其羧酸或磺酸基含量的增加有利于配合物的形成。不同结构改性纤维铁配合物对偶氮染料的氧化降解反应和Cr(Ⅵ)的还原反应均具有显著的光催化性能,其铁离子配合量和辐射光强度的提高都能够促进其光催化性能的改善。改性聚丙烯纤维铁配合物在LED可见光辐射条件下能够活化Na28208产生多种氧化自由基,其中氢氧自由基对偶氮染料的氧化降解反应的贡献作用最大。三种多元羧酸改性棉纤维铁配合物对染料氧化降解反应均显示出催化活性,其中酒石酸改性棉纤维铁配合物的光催化活性最高,而柠檬酸改性棉纤维铁配合物表现出更好的抗菌性能。乙二胺四乙酸(EDTA)改性棉纤维铁配合物则具有良好的铬离子去除性能。当钛酸丁酯、水、乙醇和乙酸的摩尔比为1∶160∶7.5∶0.3时,所制备的纳米TiO2水溶胶兼具高稳定性和催化活性。织物表面纳米TiO2负载量的提高能够明显改善其光催化活性,纳米TiO2水溶胶整理棉织物对水体中的染料、空气中的甲醛以及纤维表面的咖啡和酱油均有明显的氧化降解或自清洁作用,此外还对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌显示出抗菌作用。
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