纳米TiOlt2gt复合材料的制备及应用研究.docx

摘要
纳米nD2复合材料的制备、复合途径对Ti02性能的影响及其在军民领域中的应用是当前研究的热点之一。本文从Ti02的光催化机理入手,提出了几种能有效提高其催化氧化活性的复合模型,并根据模型制备了几种不同的纳米面02复合材料,研究复合对Ti02催化氧化性能、抗菌性能的影响,对制备的复合材料在光催化、抗菌、喷撤型抗红外固体气溶胶及燃烧型抗红外发烟剂中进行了应用研究,主要内容如下:
从Ti02的光催化机理出发,提出氧化剂复合模型、、半导体一氧化剂复合模型制备复合材料,以扩展Ti02的激发波段,,并进行机理分析。
根据氧化剂复合模型,,,考察不同条件对其光催化性能的影响;制备Fe3+门n02复合材料,研
究太阳光下其催化降解甲基橙的活性;制备cu2Ⅶ02复合材料研究其抗菌性能;采
用浸渍法制备了不同掺杂量的纳米V205门晤02复合材料,研究掺杂对Ti02抗菌性能和可见光催化活性的影响。结果表明,相同的焙烧温度下,W03掺杂能抑制粒径的长大;焙烧温度升高,n02金红石相质量分数增加,粒径变大;W03掺杂量为3%、600
℃焙烧时,,光催化活性最高,%。%。纳米FeH膈02复合材料具有多孔结构, 表面活性剂十六烷基三甲基溴化胺使纳米粒子分散均匀,形成多孔结构。表面活性剂加入和Fe”掺杂能抑制粒径的长大,表面活性剂质量分数5%,Fe”掺杂量为2%,甲基橙溶液的pH值为5时复合材料的光催化效果最好,太阳光照射3 h降解达到30%以上,比纯Ti0:的光催化效率提高了lO倍。Cuz+,n02复合材料Cu2+%以上才具有较好的抗菌性能,适量掺杂时以催化机理杀菌,过量掺杂时以溶出机理杀菌。浸渍法制备的纳米V205tri02复合材料不需紫外光照射即具有较强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生透明抑菌圈,抑菌直径为8~llmm。FT-IR和XPS的测试结果证实了复合材料中新键n-O—V的存在。较低浓度掺杂可见光催化降解甲醛能力大大提高,掺杂量过大时,V”以V20s形式覆盖在甄02表面,此时催化性能大大降低,不具有杀菌性能。
,采用溶胶凝胶法制备纳米Apfri02复合材料,研究其抗菌性能和光催化性能,并以x射线衍射(Ⅺ①)、透射电镜(TEM)、x射线光电子能谱(XPS)进行表征。成功制各出了既具有较强抗菌性能又具有较强光催化性能的纳米Agrn02复合材料。应用其整理的纺织品不需紫外光照射即具有较强的抗
菌性能,对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生13~17 mm的透明抑菌圈。n(,n):n(Ag):-20:l 时,复合材料的抗菌性能最佳,同时具有较高的光催化活性。复合材料中,银主要以单质形式存在,形成纳米银团簇富集在复合材料表面成为电子积累中心,减少光生电子和空穴的复合,抑制粒径的长大,促进纳米Ag/Ti02复合材料从锐钛矿向金红石相
的转移,提高其光催化活性;同时Ag与表面的H20发生反应,产生氧化剂Ag+,
提高其抗菌性能。
,制备了多孔高比表面的膜包覆型纳米Ti02-Si02复合材料,并以此进行自组装,采用溶胶凝胶法和浸渍法首次成功制备出Ag*/ 和V205/Ti02_Si02两种不需紫外光照射即具有较强抗菌性能的抗菌材料,暗室中其对大肠杆菌和金黄葡萄球菌产生清晰透明的抑菌圈,抑菌半径为1l一15mm。还应用这两种材料制备了抗菌陶瓷。FT-IR和XPS测试结果证明复合后均产生了新键。
对纳米n02进行表面修饰制备了高电导率的纳米Ti02/PAN]复合材料和具有较高催化氧化性能的纳米Fe304和纳米啊02,Fe304,首次研究了纳米Ti02复合材料在喷撒型抗红外固体气溶胶和燃烧型发烟剂中的应用,并分析了其作用机理。结果表明, 高电导率的纳米TiO 2/!PANI复合材料颗粒小,流散性好,具有较好的红外消光性能。纳米Fe304和纳米TiO_'Fe304使发烟剂的燃烧速度大大加快,有助于提高发烟剂的红
外消光性能。
关键词:纳米n02复合材料;光催化;抗菌性能;发烟剂;燃烧;红外消光
Abstract
The effect of the method and preparation of nanometer posite materials on tlleir quality and their application is the studied focus in recent the dissertat