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纳米二氧化钛微球的制备及其性能研究

作　者: 魏家靖
导　师: 郑敏
学　校: 苏州大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 二氧化钛微球 光催化 甲基橙 紫外屏蔽
分类号: O614.411
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


纳米二氧化钛（TiO2）作为一种N型半导体,具有良好的光催化性、光电转换能力和抗紫外性等,在水处理、防污、排气净化、抗菌防霉、脱臭等领域具有广阔的应用前景。其中,由纳米二氧化钛构成的微球颗粒由于具有更好的表面效应、体积效应、流动性等,而受到研究者越来越多的关注。本文通过气相沉淀法制备了二氧化钛微球,用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对粉体进行了表征。并利用SEM、XRD和TG-DSC初步探究了其形成机理,并研究了其光催化性能和抗紫外性能。主要研究工作和成果如下:（1）利用气相沉淀法成功制备了二氧化钛微球,并且通过SEM探讨了物料配比、反应温度和表面活性剂对生成微球形貌的影响,并通过XRD、SEM、和TG-DSC对不同热处理温度的二氧化钛进行表征。结果表明:物料配比和反应温度对微球的形貌影响较大;表面活性剂的添加量会影响微球的形貌和团聚;生成的二氧化钛微球室温下以无定形的状态存在,经400℃和700℃热处理后分别呈锐态相和金红石相,微球直径在12μm,微球表面颗粒尺寸在2530nm。（2）当钛酸丁酯加入量为2ml,乙醇150ml,0.6g十六烷基三甲基溴化铵,反应温度15℃,煅烧温度为500℃时,能得到比较完美的微球。（3）通过对煅烧温度、煅烧时间、TiO2催化剂的用量、pH值和甲基橙的初始浓度等影响因素的研究,发现煅烧温度在600℃,煅烧时间为3h,TiO2催化剂的浓度为2g/L,溶液pH值为3,甲基橙的初始浓度为10mg/L,光源为300W的条件下降解率最好。（4）用纳米TiO2水分散体系整理真丝织物具有较强并持久的紫外屏蔽效果,最佳整理工艺为:金红石型纳米TiO2浓度为2g/L,压力为2kPa,焙烘温度为140℃,浸渍时间为60min,整理后的UPF值为39.25,而且水洗50次后对真丝织物的紫外屏蔽效果无影响。本文首次使用旋转蒸发仪作为反应仪器,以钛酸丁酯为钛源,十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂成功合成了纳米TiO2组成的微球,突破传统工艺制备TiO2的方法,具有反应时间短、反应可控性较强、杂质少等优点,为制备TiO2微球的制备提供了参考。

全文目录


中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 前言  10-17
  1.1 概述  10
  1.2 二氧化钛的晶型  10-11
  1.3 纳米二氧化钛常用的制备方法  11-13
    1.3.1 固相法  11
    1.3.2 液相法  11-13
    1.3.3 气相法  13
  1.4 纳米二氧化钛的应用  13-14
    1.4.1 光降解废水  13
    1.4.2 织物的紫外线屏蔽剂  13
    1.4.3 抗菌剂  13-14
    1.4.4 远红外保健功能纺织品  14
    1.4.5 化妆品和涂料上的应用  14
  1.5 纳米二氧化钛光催化机理  14-15
  1.6 二氧化钛光催化剂存在的问题  15-16
  1.7 纳米二氧化钛微球研究中存在的问题  16
  1.8 本课题的研究目的和内容  16-17
第二章 二氧化钛微球的制备  17-28
  2.1 实验  17-18
    2.1.1 实验药品及仪器  17
    2.1.2 二氧化钛微球的制备  17-18
  2.2 产品表征  18-19
  2.3 结果和讨论  19-25
    2.3.1 制备前驱体工艺的优化  19-22
    2.3.2 煅烧温度的影响  22-25
    2.3.3 二氧化钛前躯体的热分析  25
  2.4 二氧化钛微球形成机理  25-27
  2.5 小结  27-28
第三章 二氧化钛微球对甲基橙的光降解性能研究  28-40
  3.1 实验  29
    3.1.1 实验药品及仪器  29
    3.1.2 实验方法  29
  3.2 甲基橙降解的实验  29-31
    3.2.1 吸收曲线的测定  29-30
    3.2.2 参比实验  30-31
  3.3 光催化降解影响因素  31-38
    3.3.1 煅烧温度对光催化活性的影响  31-33
    3.3.2 煅烧时间的影响  33-35
    3.3.3 催化剂用量的影响  35-36
    3.3.4 pH 值的影响  36-37
    3.3.5 甲基橙的初始浓度影响  37
    3.3.6 与普通纳米二氧化钛光降解效果的对比  37-38
  3.4 光催化剂的回收和利用  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第四章 纳米二氧化钛紫外屏蔽性能的研究  40-48
  4.1 实验  40-41
    4.1.1 实验药品及仪器  40
    4.1.2 实验方法  40-41
  4.2 测试与表征  41-42
    4.2.1 抗紫外线测试  41
    4.2.2 织物抗紫外耐久性的测试  41-42
  4.3 结果与讨论  42-47
    4.3.1 纳米二氧化钛对真丝紫外屏蔽性能  42-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 结论  48-50
参考文献  50-55
致谢  55-56

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅳ族金属元素及其化合物 > 钛副族（ⅣB族金属元素） > 钛Ti
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