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超亲水性纳米TiO_2复合薄膜的制备与性能研究

作　者: 张金玲
导　师: 崔鹏
学　校: 合肥工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 亲水性 光催化 薄膜 TiO2 SiO2 Fe2O3 PEG
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法，在玻璃表面上制备纳米TiO2、SiO2／TiO2、Fe2O3／TiO2、Fe2O3／SiO2／TiO2等无机复合纳米膜和高分子改性PEG-TiO2、PVA-TiO2、PAM-TiO2、MC-TiO2高分子-无机复合纳米膜以及PEG-Fe2O3／TiO2、PEG-SiO2／TiO2、PEG-Fe2O3／SiO2／TiO2高分子．多元无机复合纳米膜等薄膜。采用XRD、SEM、DSC、UV-vis等方法对各类纳米薄膜的微观性能进行表征，并研究了薄膜亲水性、光催化氧化活性、化学稳定性、透光率和薄膜与玻璃间的附着力。研究结果表明，SiO2／WiO2、Fe2O3／TiO2二元复合薄膜的亲水性及光催化活性均优于纯TiO2薄膜。煅烧温度为500℃、煅烧时间2 h的制备条件下，TiO2、Fe2O3／TiO2、SiO2／TiO2等纳米薄膜的亲水性及光催化活性最佳。XRD分析表明，Fe2O3、SiO2无机氧化物掺杂后的TiO2仍然为锐钛矿型，TiO2颗粒粒径减小。UV-vis显示Fe2O3加入后使TiO2的吸收波长发生“红移”。制备了Fe2O3／SiO2／TiO2三元复合纳米薄膜，研究了Fe2O3含量、SiO2含量、煅烧温度、煅烧时间等对薄膜性能的影响。在SiO2含量20％、Fe2O3含量0．25％、煅烧温度500℃、煅烧时间2 h的优化制各配方及工艺条件下，薄膜具有最好的亲水性和亲水性保持能力，光催化活性高。薄膜中TiO2粒子的粒径为4．7 nm，小于纯TiO2蒋膜中粒子的粒径，三元复合薄膜吸收光谱的“红移”现象显著。采用聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、甲基纤维素等四种水溶性高分子物分别作为添加剂，制备出了PEG-TiO2、PVA-TiO2、PAM-TiO2、MC-TiO2四种高分子-无机复合纳米薄膜，优化聚乙二醇PEG作为最佳的高分子改性剂，PEG-TiO2薄膜的亲水性和综合性能最优。在PEG分子量1000、添加量2．5 g．L-1、煅烧温度500℃、煅烧时间2 h条件下，所制得复合纳米薄膜的亲水性及亲水性保持能力最好。将PEG1000与多元无机薄膜复合制备出PEG-Fe2O3／TiO2、PEG-SiO2／TiO2、PEG-Fe2O3／SiO2／TiO2等复合纳米薄膜，均具有良好的亲水性及光催化活性，其亲水性能均达到了超亲水性指标要求。煅烧温度500℃、煅烧时间2 h条件下所制备的PEG-Fe2O3／SiO2／TiO2复合薄膜中TiO2平均粒径为5．3 nm，金红石含量为0。所制备的二元无机复合纳米膜、三元无机复合纳米膜、高分子-TiO2复合纳米膜和高分子-多元无机复合纳米膜等，均具有透光率高、化学稳定性强和与玻璃基材附着力强特点。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-15
第一章 文献综述  15-25
  1.1 纳米TiO_2薄膜  15-20
    1.1.1 纳米TiO_2的制备方法  15-18
    1.1.2 纳米TiO_2薄膜的制备方法  18-19
    1.1.3 纳米TiO_2薄膜的性能  19-20
  1.2 纳米TiO_2薄膜的超亲水性  20-23
    1.2.1 超亲水性原理  20-21
    1.2.2 提高超亲水性方法  21-22
    1.2.3 超亲水性研究进展  22-23
  1.3 研究目的及意义  23-25
第二章 实验部分  25-30
  2.1 主要实验药品  25
  2.2 主要实验仪器设备  25-26
  2.3 溶胶制备  26
    2.3.1 TiO_2溶胶制备  26
    2.3.2 SiO_2溶胶制备  26
    2.3.3 Fe_2O_3溶胶制备  26
  2.4 复合溶胶的制备  26-27
    2.4.1 无机-无机复合溶胶制备  26
    2.4.2 无机-有机复合溶胶制备  26-27
  2.5 纳米薄膜制备  27-28
    2.5.1 基材预处理  27
    2.5.2 薄膜的制备  27-28
  2.6 性能表征  28-30
    2.6.1 亲水性能  28
    2.6.2 光催化活性  28
    2.6.3 附着力  28
    2.6.4 透光率  28
    2.6.5 化学稳定性  28
    2.6.6 光谱性能  28
    2.6.7 SEM  28-29
    2.6.8 XRD  29
    2.6.9 DSC  29-30
第三章 纳米TiO_2薄膜及二元复合薄膜  30-36
  3.1 薄膜亲水性能  30-31
    3.1.1 煅烧温度影响  30-31
    3.1.2 煅烧时间影响  31
  3.2 光催化活性  31-32
  3.3 附着力  32
  3.4 耐腐蚀性能  32
  3.5 微观性能  32-35
    3.5.1 XRD表征  32-35
    3.5.2 光谱性能  35
  3.6 本章小结  35-36
第四章 Fe_2O_3/SiO_2/TiO_2三元复合薄膜  36-47
  4.1 Fe_2O_3含量对薄膜性能的影响  36-39
    4.1.1 亲水性能  36-37
    4.1.2 光催化活性  37-38
    4.1.3 光谱性能  38
    4.1.4 XRD表征  38-39
  4.2 SiO_2含量对薄膜性能的影响  39-41
    4.2.1 亲水性能  39-40
    4.2.2 光催化活性  40
    4.2.3 XRD表征  40-41
  4.3 制备工艺对薄膜性能的影响  41-46
    4.3.1 亲水性能  41-42
    4.3.2 光催化活性  42-43
    4.3.3 附着力  43-44
    4.3.4 化学稳定性  44
    4.3.5 XRD表征  44-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章 高分子物-TiO_2复合薄膜  47-67
  5.1 高分子物种类的筛选  47-52
    5.1.1 复合薄膜宏观性能  47-50
    5.1.2 复合薄膜微观性能  50-52
  5.2 PEG-TiO_2复合薄膜的制备与性能  52-62
    5.2.1 复合薄膜的亲水性  52-54
    5.2.2 复合薄膜的宏观性能  54-58
    5.2.3 微观性能  58-62
  5.3 PEG-多元无机复合薄膜性能研究  62-66
    5.3.1 亲水性能  62-63
    5.3.2 光催化活性  63-64
    5.3.3 透光率  64
    5.3.4 附着力  64-65
    5.3.5 XRD表征  65
    5.3.6 光谱性能  65-66
  5.4 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-74
攻读硕士学位期间发表论文情况  74

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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