改性纳米二氧化钛溶胶的制备及其在纺织品上的应用

论文摘要

纳米二氧化钛因其化学性质稳定、无毒、成本低廉且具有光催化、紫外吸收等性能，在半导体、催化剂、纺织品功能整理等领域有着广泛应用。但是目前纳米TiO2粉体在纺织品的应用上存在着较多弊端，如分散性差，与织物结合牢度差以及会使纺织品纤维发生裂化等，这些都制约了其在纺织领域的应用。本课题在以合成TiO2溶胶的前提下对其进行改性，最终制备出了接近中性、分散稳定性好、抗紫外效果和光催化好的改性TiO2溶胶。在TiO2溶胶的合成过程中，考虑了水解过程中TiCl4与H2O的比例、解胶时间、解胶温度和溶胶最终pH值四个影响因素，通过XRD和纳米粒度仪来测试TiO2的晶型和平均粒径大小，通过降解亚甲基蓝来表征TiO2的光催化效果，最终选择TiO2溶胶的制备条件为：TiCl4的浓度为1mol/L，解胶温度为60℃，解胶时间为3h，最终的pH值为1.5。此条件下，TiO2颗粒的等电点为6.8，溶胶的Eg为3.87eV，具有较高的氧化还原电极电位。在制备改性TiO2溶胶的过程中考虑了聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇1000、聚乙二醇6000、CMC、十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、KH550七种改性剂对TiO2的影响，通过红外测试对产物的结构进行了表征。经过筛选和比较最后选中KH550改性过的TiO2溶胶。在纳米TiO2在纺织品上的应用研究中，本课题以后整理的方式，将制备得到的改性纳米TiO2处理到纺织品上，得到具有抗紫外、降解VOC性能的功能纺织品，并对功能纺织品的各项性能进行测试。此方法突破了以往先制备粉体，再分散的制备方法；同时还可以在水解的过程中直接对纳米TiO2水溶胶进行改性，通过改性可以提高纳米TiO2的稳定性和加强与纺织品的连接作用，具有较好的耐洗性，这种制备方法将对纳米TiO2的工业化生产提供指导性意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米二氧化钛简述
• 1.2 纳米二氧化钛的制备方法
• 1.2.1 气相法
• 1.2.2 液相法
• 1.2.3 固相法
• 1.3 纳米二氧化钛光催化机理
• 2光生电子与空穴的转移'>1.3.1 TiO₂光生电子与空穴的转移
• 2光催化反应原理'>1.3.2 TiO₂光催化反应原理
• 1.4 纳米二氧化钛在纺织领域的应用
• 1.4.1 抗菌纺织品
• 1.4.2 防紫外线纺织品
• 1.4.3 抗静电纺织品
• 1.4.4 空气净化纺织品
• 1.4.5 污水处理
• 1.5 纳米二氧化钛的改性
• 2的团聚机理'>1.5.1 超细 TiO₂的团聚机理
• 2表面改性'>1.5.2 纳米 TiO₂表面改性
• 1.6 研究内容和创新点
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 创新点
• 第二章 纳米二氧化钛溶胶的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 纳米二氧化钛的制备工艺
• 2.2.3 表征方法
• 2.2.3.1 X 射线粉末衍射测试
• 2.2.3.2 粒径分布及 Zeta 电位测试
• 2.2.3.3 红外光谱测试
• 2.2.3.4 紫外吸收测试
• 2.2.3.5 光催化活性测试
• 2.2.3.6 热失重分析
• 2.3 结果与讨论
• 2溶胶的合成过程中各个因素对 TiO₂特性的影响'>2.3.1 在 TiO₂溶胶的合成过程中各个因素对 TiO₂特性的影响
• 4与 H2O 的比例不同对 TiO₂溶胶的影响'>2.3.1.1 水解时 TiCl₄与 H2O 的比例不同对 TiO₂溶胶的影响
• 2溶胶的影响'>2.3.1.2 不同解胶温度对 TiO₂溶胶的影响
• 2溶胶的影响'>2.3.1.3 不同解胶时间对 TiO₂溶胶的影响
• 2溶胶的影响'>2.3.1.4 溶胶最终的 pH 值对 TiO₂溶胶的影响
• 2溶胶性能的表征'>2.3.2 纳米 TiO₂溶胶性能的表征
• 2.3.2.1 Zeta 电位测试
• 2.3.2.2 热学性能分析
• 2.3.2.3 结构分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 二氧化钛溶胶的改性
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂与仪器
• 3.3 改性方法
• 2性能的影响'>3.4 各个改性剂对 TiO₂性能的影响
• 2性能的影响'>3.4.1 聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.1.1 不同 PVP 浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.1.2 含 PVP 制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.1.3 不同 PVP 浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2Zeta 电位测试'>3.4.1.4 含 PVP 制备的 TiO₂Zeta 电位测试
• 2性能的影响'>3.4.2 聚乙二醇 1000（PEG-1000）对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.2.1 不同 PEG-1000 浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.2.2 含 PEG-1000 制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.2.3 不同 PEG-1000 浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2Zeta 电位测试'>3.4.2.4 含 PEG-1000 制备的 TiO₂Zeta 电位测试
• 2性能的影响'>3.4.3 聚乙二醇 6000（PEG-6000）对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.3.1 不同 PEG-6000 浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.3.2 含 PEG-6000 制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.3.3 不同 PEG-6000 浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2Zeta 电位测试'>3.4.3.4 含 PEG-6000 制备的 TiO₂Zeta 电位测试
• 2性能的影响'>3.4.4 羧甲基纤维素钠（CMC）对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.4.1 不同 CMC 浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.4.2 含 CMC 制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.4.3 不同 CMC 浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2性能的影响'>3.4.5 六偏磷酸钠（SHMP）对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.5.1 不同 SHMP 浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.5.2 含 SHMP 制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.5.3 不同 SHMP 浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2性能的影响'>3.4.6 十二烷基硫酸钠对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.6.1 不同十二烷基硫酸钠浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.6.2 含十二烷基硫酸钠制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.6.3 不同十二烷基硫酸钠浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2Zeta 电位测试'>3.4.6.4 含十二烷基硫酸钠制备的 TiO₂Zeta 电位测试
• 2性能的影响'>3.4.7 KH550 对 TiO₂性能的影响
• 2XRD 分析和粒径分布'>3.4.7.1 不同 KH550 浓度制备的 TiO₂XRD 分析和粒径分布
• 2红外分析'>3.4.7.2 含 KH550 制备的 TiO₂红外分析
• 2溶胶的紫外吸收性能'>3.4.7.3 不同 KH550 浓度制得的 TiO₂溶胶的紫外吸收性能
• 2Zeta 电位测试'>3.4.7.4 含 KH550 制备的 TiO₂Zeta 电位测试
• 2溶胶经 KH550 改性后的光催化性能'>3.4.7.5 TiO₂溶胶经 KH550 改性后的光催化性能
• 3.5 本章小结
• 第四章 改性纳米二氧化钛溶胶在纺织品上的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 抗紫外性能测试
• 4.2.3 整理前后织物物理性能测试
• 4.2.3.1 白度
• 4.2.3.2 断裂强力
• 4.2.3.3 光催化降解丙酮的动态测试方法
• 4.2.3.4 耐洗性能
• 4.2.4 工艺条件的确定
• 4.2.4.1 浸渍法处理织物
• 4.2.4.2 浸轧法处理织物
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 棉织物经浸渍后的性能
• 4.3.1.1 浸渍时间对织物性能的影响
• 4.3.1.2 浸渍温度对织物性能的影响
• 2浓度对浸渍工艺条件的影响'>4.3.1.3 TiO₂浓度对浸渍工艺条件的影响
• 4.3.1.4 耐洗牢度
• 4.3.2 棉织物经浸轧后的性能
• 4.3.2.1 焙烘时间对织物性能的影响
• 4.3.2.2 焙烘温度对织物性能的影响
• 2浓度对浸轧工艺条件的影响'>4.3.2.3 TiO₂浓度对浸轧工艺条件的影响
• 4.3.2.4 耐洗牢度
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢