对于水解掺杂水性纳米TiO_2制备、性能与在纺织品功能整理上设计-turnitin论文查重

摘要：纳米TiO_2具有颗粒小、比表面积大、磁性强、光催化性能好、吸收紫外线能力强、热导性好、可长期稳定贮存及对人体无害等性能，在纺织品领域的运用日趋普遍。但是目前纳米TiO_2在纺织品上的运用有着着较多不足，如光响应范围窄、在水溶液中分散性差、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运用。针对上面陈述的不足，本论文进行了一系列纳米TiO_2的掺杂改性探讨。选用低廉的TiCl4为前驱体，通过制约适宜的水解条件，无需高温煅烧，即可合成出圆球状，分散性好，颗粒粒径在60-80nm之间的TiO_2，既简化制备工艺、节约能源、降低成本，又避开因煅烧引起的TiO_2粒子团聚，提升其运用性能。通过透射电镜浅析，这些尺寸在60-80nm的微球表面布满了尺寸在10nm左右的晶粒，此种结合形式增大了单个纳米TiO_2球体的比表面积，可以有效提升纳米TiO_2的光催化性能。通过对过渡金属元素Fe~(3+)、Sn~(4+)、Cu~(2+)掺杂制备TiO_2进行实验，系统浅析不同掺杂元素、掺杂量对TiO_2的性能和光催化活性的影响。探讨表明：经1%Fe~(3+)掺杂的纳米TiO_2与未掺杂纳米TiO_2相比，吸收峰和吸收带边的波长发生红移，红移幅度分别达到了22nm，103nm。可见经1%Fe~(3+)掺杂使得纳米TiO_2对光响应范围显著提升，吸收区域向可见光区拓展。通过光催化降解橙活性实验，证实对纳米TiO_2进行金属掺杂可有效提升其光催化活性。1%Fe~(3+)掺杂的纳米TiO_2比未经掺杂纳米TiO_2，降解率提升34.7%；1%Sn~(4+)掺杂的纳米TiO_2比未经掺杂纳米TiO_2，降解率提升37.2%。不同金属元素掺杂量有着一最佳值，Fe~(3+)、Sn~(4+)、Cu~(2+)最佳掺杂量分别为：1%、1%和2%。通过在TiCl4水解液中添加不同改性剂，对合成TiO_2晶相组成的影响进行探讨，并对制备的纳米TiO_2进行表面改性，提升纳米TiO_2在水中的分散稳定性。详细探讨不同改性剂(SHMP、D5040、TEA)对TiO_2晶相组成的调控作用。通过XRD测试浅析表明，添加适量SHMP可制得完全锐钛矿型的TiO_2，添加适量D5040可制得锐钛矿型和金红石型的混晶TiO_2，添加TEA对TiO_2晶型影响不大，基本还为金红石型。并对改性剂影响TiO_2分散稳定性进行系统浅析。探讨表明，经改性后纳米TiO_2的等电点有不同程度的偏移。由在pH值中性范围内，改性纳米TiO_2在水溶液中的分散稳定性情况进行判定，得知改性效果次序为：CDEH-550D5040TEA。将制备得到的不同掺杂元素和晶相组成的纳米TiO_2运用在棉织物上，并对棉织物功能性整理的效果进行系统探讨，详细浅析其对棉织物光降解甲醛、抗菌、抗紫外线和部分服用性能的影响。测试结果证实，经过纳米TiO_2整理过的棉织物具备多重附加功能。关键词：光催化论文水解法论文二氧化钛论文掺杂论文改性论文

摘要6-8

ABSTRACT8-15

第一章绪论15-25

1.1 纳米材料概述15

1.2 纳米TiO_2的结构、性能及其在纺织品上的运用15-19

1.2.1 纳米TiO_2的结构15-16

1.2.2 纳米TiO_2的性能16-17

1.2.3 纳米TiO_2在纺织品上的运用17-19

1.2.3.1 抗紫外纺织品17

1.2.3.2 卫生保健纺织品17-18

1.2.3.3 空气净化纺织品18

1.2.3.4 远红外纺织品18-19

1.2.3.5 自清洁纺织品19

1.2.3.6 抗静电纺织品19

1.3 纳米TiO_2的制备策略探讨进展19-21

1.3.1 水解法19-20

1.3.2 沉淀法20

1.3.3 溶胶—凝胶法20

1.3.4 水热合成法20-21

1.3.5 微乳液法21

1.4 纳米TiO_2在纺织品功能整理上有着的关键不足21-23

1.4.1 提升TiO_2光响应范围21-22

1.4.1.1 贵金属沉积21-22

1.4.1.2 金属离子掺杂22

1.4.1.3 半导体复合22

1.4.2 提升纳米TiO_2在介质中的分散稳定性22-23

1.4.3 降低纳米TiO_2对织物物理机械性能损伤23

1.5 本论文探讨内容及革新点23-25

1.5.1 探讨内容23-24

1.5.2 革新点24-25

第二章 TiO_2的掺杂改性及光催化性能探讨25-58

2.1 引言25

2.2 实验部分25-31

2.2.1 实验试剂与仪器25

2.2.2 掺杂纳米TiO_2的制备策略25-28

2.2.2.1 配制TiCl4储备液25-27

2.2.2.2 掺杂纳米TiO_2的制备工艺27-28

2.2.3 产物性能表征28-31

2.2.3.1 X-射线衍射浅析(XRD)28-29

2.2.3.2 紫外吸收测试(UV-VIS)29

2.2.3.3 透射电子显微镜浅析(TEM)29

2.2.3.4 红外光谱测试(FT-IR)29

2.2.3.5 元素含量浅析测试(ICP)29-30

2.2.3.6 热失重浅析(TGA)30

2.2.3.7 差热浅析测试(DSC)30

2.2.3.8 光催化活性测试30-31

2.3 结果与讨论31-56

2.3.1 铁离子掺杂TiO_2及催化性能31-42

2.3.1.1 铁离子掺杂TiO_2表征浅析31-41

2.3.1.2 铁离子掺杂TiO_2光催化活性41-42

2.3.2 锡离子掺杂TiO_2及催化性能42-49

2.3.2.1 锡离子掺杂TiO_2表征浅析42-48

2.3.2.2 锡离子掺杂TiO_2光催化活性48-49

2.3.3 铜离子掺杂TiO_2及催化性能49-56

2.3.3.1 铜离子掺杂TiO_2表征浅析49-55

2.3.3.2 铜离子掺杂TiO_2光催化活性55-56

2.4 本章小结56-58

第三章改性剂对铁掺杂TiO_2晶相组成、Zeta电位、粒径影响58-75

3.1 引言58

3.2 实验部分58-60

3.2.1 实验试剂与仪器58-59

3.2.2 制备策略59-60

3.2.3 产物性能表征60

3.2.3.1 X-射线衍射浅析(XRD)60

3.2.3.2 Zeta电位浅析测试60

3.2.3.3 粒度浅析测试60

3.2.3.4 红外光谱测试(FT-IR)60

3.3 结果与讨论60-73

3.3.1 添加改性剂对TiO_2的晶相组成的影响60-64

3.3.1.1 SHMP对TiO_2晶相组成的影响60-61

3.3.1.2 D5040 对TiO_2晶相组成的影响61-62

3.3.1.3 TEA对TiO_2晶相组成的影响62-64

3.3.2 添加改性剂对TiO_2的Zeta电位的影响64-67

3.3.3 添加改性剂对TiO_2的粒度分布的影响67-69

3.3.4 红外图谱浅析69-73

3.4 本章小结73-75

第四章纳米TiO_2运用于纺织品多功能整理的探讨75-86

4.1 引言75

4.2 实验部分75-78

4.2.1 实验材料与试剂75-77

4.2.2 实验策略与计算77-78

4.2.2.1 整理工艺77

4.2.2.2 整理前后织物性能测试77

4.2.2.3 光催化降解甲醛静态测试策略77-78

4.2.2.4 光催化降解甲醛的动态测试策略78

4.2.2.5 抗菌实验策略78

4.2.2.6 抗紫外性能测试策略78

4.3 结果与讨论78-84

4.3.1 纳米TiO_2处理织物的光催化性能78-80

4.3.1.1 静态法测试结果78-79

4.3.1.2 动态法测试结果79-80

4.3.2 纳米TiO_2处理织物的抗菌性能80-81

4.3.3 纳米TiO_2处理织物的抗紫外性能81-82

4.3.4 纳米TiO_2处理织物的润湿性能82-83

4.3.5 纳米TiO_2对织物物理机械性能的影响83-84

4.3.5.1 织物白度测试表征83

4.3.5.2 织物断裂强力测试表征83-84

4.4 本章小结84-86

第五章全文总结与展望86-88

5.1 全文总结86-87

5.2 探讨展望87-88

对于水解掺杂水性纳米TiO_2制备、性能与在纺织品功能整理上设计

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