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具有光催化活性的纳米TiO_2复合抗菌纤维的低温制备及性能研究

张留学  
【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TiO_2-SiO_2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


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