具有光催化活性的纳米TiO2复合抗菌纤维的低温制备及性能研究

论文摘要

本文首先回顾了光催化技术的发展历史,简述了二氧化钛的光催化原理,从贵金属沉积、金属离子掺杂、半导体复合、染料光敏化、固定状负载及非金属掺杂等几种途径综述了二氧化钛光催化剂的改性方法,按水热法、溶胶-凝胶法、低温溶解-再沉淀法、液相沉积法及低温均相沉淀法分类介绍了二氧化钛的低温制备研究进展,并基于自己对光催化技术的认识,就今后光催化技术研究的发展方向及重点、热点提出了一些看法。 本文采用三种方法即微波辅助液相沉积法、溶胶-凝胶热水处理法和溶解-再沉淀法分别在棉纤维、聚丙烯腈纤维和聚乙烯醇纤维等三种纤维上沉积了二氧化钛薄膜,制备出复合抗菌纤维,克服了传统方法制备的二氧化钛薄膜必须高温煅烧来实现晶型转化的不足,实现了二氧化钛的低温晶化,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射和UV-vis光谱等手段进行了表征,并系统研究了制备条件对样品光催化活性的影响。 （1）本文首次将微波辐射和液相沉积法组合应用于在纤维上沉积二氧化钛薄膜,微波加热方法的引入不仅大大缩短了反应时间,提高的二氧化钛的晶化程度,而且发现采用微波辅助液相沉积法可以大大降低反应所需的前驱体浓度,可以在纤维上制备得到更致密的二氧化钛薄膜,有利于提高二氧化钛与纤维的粘附作用,提高抗菌纤维的光催化活性和重复使用性。 （2）溶胶凝胶-热水处理法,这是一种先制备TiO2-SiO2薄膜,然后通过热水处理实现二氧化钛晶型转化的方法,该法由于在制备过程中加入了二氧化硅,它不仅促进了热水处理过程中二氧化钛的晶型转换,提高了二氧化钛的光催化活性,增加了对纤维的粘附作用,而且起到了在光催化反应过程中对纤维的保护作用。 （3）溶解-再沉淀方法,这是一种先制备晶化的二氧化钛溶胶,然后再沉淀制膜的方法,该法所用原料四氯化钛廉价易得,由于其首先制备晶化的二氧化钛溶胶,所以二氧化钛的晶化程度相对容易控制。 以亚甲基蓝为模型污染物的光催化活性试验和以金黄色葡萄球菌（S.aureus）、大肠埃希菌（E.coli）及铜绿假单胞菌（P.aeruginosa）为模型菌种的抗菌试验结果表明采用上述三种方法制备的复合纤维在紫外光下有很好的光催化活性和显著的

论文目录

• 第一章 纳米二氧化钛改性及低温制备研究进展
• 第一节 二氧化钛的光催化原理
• 1.1.1 二氧化钛的能带结构及光催化原理
• 1.1.2 二氧化钛的晶型结构与光催化活性的关系
• 2晶粒尺寸与光催化活性的关系'>1.1.3 TiO₂晶粒尺寸与光催化活性的关系
• 第二节 二氧化钛光催化剂改性的主要途径
• 1.2.1 贵金属沉积
• 1.2.2 金属离子掺杂
• 1.2.3 半导体复合
• 1.2.4 染料光敏化
• 1.2.5 固定状负载
• 2光催化剂的负载方法'>1.2.5.1 纳米TiO₂光催化剂的负载方法
• 2光催化剂的载体'>1.2.5.2 TiO₂光催化剂的载体
• 1.2.6 非金属掺杂
• 第三节 纳米二氧化钛低温制备研究进展
• 1.3.1 水热法（hydrothermal methods）
• 1.3.2 溶胶-凝胶法（sol-gel methods）
• 1.3.2.1 二氧化钛粉末
• 1.3.2.2 二氧化钛薄膜
• 1.3.3 低温溶解.再沉淀法（LTDRP）
• 1.3.4 液相沉积法（liquid phase deposition）
• 1.3.5 低温均相沉淀法（HPPLT）
• 1.3.6 其他方法
• 第四节 光催化技术的发展方向
• 第五节 本论文的题目来源、选题思路及创新点
• 参考文献
• 2/Cotton光催化抗菌纤维'>第二章 微波辅助液相沉积法制备TiO₂/Cotton光催化抗菌纤维
• 2.1.引言
• 2.2.实验部分
• 2.2.1 试剂和原料
• 2/Cotton纤维的制备'>2.2.2 二氧化钛纳米颗粒和TiO₂/Cotton纤维的制备
• 2.2.3 表征
• 2.2.4 光催化活性测定
• 2/Cotton纤维的抗菌性能测定'>2.2.5 TiO₂/Cotton纤维的抗菌性能测定
• 2.3.结果与讨论
• 2.3.1 表征
• 2.3.2 光催化活性
• 2/Cotton复合纤维的抗菌实验'>2.3.3 TiO₂/Cotton复合纤维的抗菌实验
• 2.4.结论
• 参考文献
• 2/PAN抗菌纤维'>第三章 溶胶-凝胶热水处理法低温制备TiO₂/PAN抗菌纤维
• 3.1.引言
• 3.2.实验部分
• 3.2.1 试剂和原料
• 3.2.2 二氧化钛-二氧化硅溶胶的制备
• 3.2.3 聚丙烯腈纤维上二氧化钛涂层的制备
• 2/PAN纤维的表征与分析'>3.2.4 TiO₂/PAN纤维的表征与分析
• 2/PAN纤维光催化活性的测定'>3.2.5 TiO₂/PAN纤维光催化活性的测定
• 2/PAN纤维的抗菌性能测定'>3.2.6 TiO₂/PAN纤维的抗菌性能测定
• 3.3.结果与讨论
• 2/PAN纤维的结构表征'>3.3.1 TiO₂/PAN纤维的结构表征
• 2/PAN纤维光催化性能评价'>3.3.2 TiO₂/PAN纤维光催化性能评价
• 2/PAN纤维的抗菌实验'>3.3.3 TiO₂/PAN纤维的抗菌实验
• 3.4.结论
• 参考文献
• 2/PVA光催化抗菌纤维'>第四章 溶解-再沉淀法制备TiO₂/PVA光催化抗菌纤维
• 4.1.引言
• 4.2.实验部分
• 4.2.1 试剂和原料
• 2/PVA复合纤维的制备'>4.2.2 二氧化钛溶胶及TiO₂/PVA复合纤维的制备
• 2/PVA复合纤维的表征'>4.2.3 二氧化钛溶胶及TiO₂/PVA复合纤维的表征
• 2/PVA复合纤维光催化活性的测定'>4.2.4 TiO₂/PVA复合纤维光催化活性的测定
• 2/PVA纤维的抗菌性能测定'>4.2.5 TiO₂/PVA纤维的抗菌性能测定
• 4.3.结果与讨论
• 2/PVA复合纤维的结构表征'>4.3.1 TiO₂/PVA复合纤维的结构表征
• 2/PVA复合纤维的吸附及光催化试验'>4.3.2 TiO₂/PVA复合纤维的吸附及光催化试验
• 2/PVA复合纤维的抗菌实验'>4.3.3 TiO₂/PVA复合纤维的抗菌实验
• 4.4.结论
• 参考文献
• 2复合微球及碳载纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究'>第五章 PDVB@TiO₂复合微球及碳载纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究
• 2复合微球的制备及光催化性能研究'>第一节 PDVB@TiO₂复合微球的制备及光催化性能研究
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 实验部分
• 5.1.2.1 试剂和原料
• 5.1.2.2 共聚物核的制备
• 5.1.2.3 共聚物核的二氧化钛囊化
• 5.1.2.4 仪器和分析方法
• 5.1.2.5 光催化试验
• 5.1.3 结果与讨论
• 2微球的制备'>5.1.3.1 核/壳结构PDVB@TiO₂微球的制备
• 2微球的光催化活性'>5.1.3.2 PDVB@TiO₂微球的光催化活性
• 5.1.4 结论
• 参考文献
• 第二节 炭载纳米二氧化钛的制备及光催化性能研究
• 5.2.1 引言
• 5.2.2 实验部分
• 5.2.2.1 原料
• 2/C催化剂的制备'>5.2.2.2 TiO₂/C催化剂的制备
• 5.2.2.3 仪器与表征
• 5.2.2.4 吸附与光降解实验
• 5.2.2.5 催化剂沉降速度的测定
• 5.2.3 结果与讨论
• 2/C光催化剂的结构与形貌表征'>5.2.3.1 TiO₂/C光催化剂的结构与形貌表征
• 2/C光催化剂的亚甲基蓝的吸附试验'>5.2.3.2 TiO₂/C光催化剂的亚甲基蓝的吸附试验
• 5.2.3.3 光催化降解亚甲基蓝的动力学研究
• 5.2.3.4 催化剂的分离与再利用
• 5.2.4 结论
• 参考文献
• 2复合光催化剂的低温制备及光催化性能研究'>第六章 ATP/TiO₂复合光催化剂的低温制备及光催化性能研究
• 6.1. 引言
• 6.2. 实验部分
• 6.2.1 试剂和原料
• 6.2.2 二氧化钛溶胶的制备
• 6.2.3 凹凸棒土的纯化
• 6.2.4 沉淀方法
• 6.2.5 表征技术
• 6.2.6 吸附和光催化降解
• 6.2.7 光催化剂的沉降性测定
• 6.3.结果与讨论
• 2-ATP复合催化剂的制备与表征'>6.3.1 TiO₂-ATP复合催化剂的制备与表征
• 2-ATP光催化剂的亚甲基蓝的吸附试验'>6.3.2 TiO₂-ATP光催化剂的亚甲基蓝的吸附试验
• 2复合催化剂光催化降解亚甲基蓝的动力学研究'>6.3.3 ATP-TiO₂复合催化剂光催化降解亚甲基蓝的动力学研究
• 6.3.4 催化剂的分离与再利用
• 6.4.结论
• 参考文献
• 全文总结
• 在学期间的研究成果
• 致谢