摘要: 纳米 TiO2因其表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，同时还兼具优异的化学稳定性、无毒性、成本低等优点在众多领域受到广泛应用，将纳米TiO2应用于纺织品中，可赋予织物抗紫外线、抗菌、降解VOC和自清洁等功能。但纳米 TiO... 展开 纳米 TiO2因其表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点，同时还兼具优异的化学稳定性、无毒性、成本低等优点在众多领域受到广泛应用，将纳米TiO2应用于纺织品中，可赋予织物抗紫外线、抗菌、降解VOC和自清洁等功能。但纳米 TiO2也存在带隙较宽，光生载流子复合率高等缺陷，在一定程度上限制了其应用范围，并且现有的工业化制备 TiO2的工艺需要高温煅烧才能获得结晶良好的粉体或薄膜，这限制了TiO2在柔性纺织材料中的应用。 为了解决 TiO2光催化材料本身的缺陷，本文制备改性纳米 TiO2，将贵金属 Ag微粒负载在其表面，并通过金属（Fe、La）或非金属（N）元素掺杂进纳米TiO2等方法来提高光量子产率，拓宽光响应范围，提高光催化活性；同时，本文还对纳米TiO2溶胶在低温条件下应用于棉织物多功能整理时的热晶化处理方式、分散性以及纳米粒子与纤维间的结合牢度等方面进行了较深入的研究。主要研究内容包括： Ag负载 TiO2纳米晶的低温制备及性能研究。采用改进的溶胶-凝胶法在低温条件下制备Ag负载纳米TiO2，探讨了DEA作为络合剂和辅助还原剂的作用机理及反应顺序，分析反应过程中各类因素对Ag负载纳米TiO2的影响。结果表明：所制备的改性纳米TiO2均具有锐钛矿相，结晶度高，晶粒尺寸在6-9nm，Ag团簇在TiO2表面分布均匀。负载于TiO2表面的Ag微粒与TiO2之间形成肖特基势垒，具有较强的电子接受和传递能力，能够有效的抑制TiO2体相内电子-空穴的复合，使TiO2的光催化性能明显提高。性能测试显示，在本实验条件下，3%Ag/TiO2的光催化效果最为优异，并且由于TiO2表面Ag纳米粒子的等离子共振吸收，使得纳米TiO2在可见光区域也具有光催化性能。同时，Ag/TiO2粉体具有 Ag抗菌和光触媒抗菌的双重效果，复合材料的抗菌性能也随着Ag负载量的增大逐渐提升。 基于Ag负载的双元素协同改性纳米TiO2的制备及性能研究。为进一步提高TiO2的光催化性能，从提高量子产率、抑制光生电子-空穴的复合以及拓宽光响应范围等角度出发，在纳米TiO2表面负载Ag单质的基础上，以Fe、N和La等为共同掺杂元素，通过溶胶凝胶一步法直接掺杂离子来制备改性纳米TiO2，利用掺杂离子与Ag之间的协同效应，进一步提高其光催化性能，并利用杂化轨道理论分析和研究了掺杂后纳米TiO2光催化性、光响应范围和使用能力提高的原因。研究表明：通过掺杂金属或非金属元素，可窄化禁带宽度，在可见光条件下也可激发其产生光催化能力，拓宽了TiO2的光响应范围，或者降低光生电子与空穴的复合概率，同时利用掺杂元素与Ag的协同作用，进一步提高纳米TiO2光催化活性。与未掺杂或单一掺杂的TiO2相比，双元素改性纳米TiO2在紫外和可见光下对亚甲基蓝都有很好的降解效果，且改性TiO2的光催化活性主要取决于掺杂离子的特性和浓度以及与Ag之间的协同作用。 纳米TiO2的分散、生长控制及在棉制品多功能整理中的应用。改性纳米TiO2溶胶应用于棉制品的多功能整理，分析三种整理工艺对TiO2晶化和分散效果的影响，测试整理前后棉制品的抗紫外线、抗菌和降解VOC等性能。研究表明：利用新颖的高压水汽蒸工艺，在无分散剂存在的情况下，能控制 TiO2在织物表面的生长和均匀结晶，结晶强度类似于常规水热工艺，并优于传统的焙烘整理工艺，且与纤维结合有一定的坚牢度，处理后织物的白度以及断裂强力无明显的变化。 收起