纳米TiO,2的表面改性及机理研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要纳米Ti02作为一种新型无机功能材料，由于其表现出的优异性能而引起了人们的高度重视。但纳米Ti02在有机溶剂中极易团聚和其具有的光催化活性限制了其应用，因此，对其进行表面改性以封闭其光催化活性，并使它能在有机溶剂中很好地分散，成为了纳米Ti02能否得到广泛应用的关键所在。本文用液相化学沉积法对纳米Ti02进行了氧化铝和氧化硅包覆以及硅铝氧化物复合包覆。用红外光谱(瓜)、X衍射(XRD)、喇曼光谱等对包覆物的结构及物相进行了分析；用透射电镜(TEM)对包覆形貌进行了观察；采用x衍射荧光光谱仪(Ⅺ玎)以及紫外。可见分光光度计

2、测定包覆物的量和包覆颗粒的抗紫外线能力。还对无机包覆的颗粒进行了有机改性，通过煅烧失重法确定了有机包覆最大量。并研究了有机和无机改性颗粒的润湿性以及无机改性颗粒的分散性。通过对包覆物的表征发现：包覆物都是无定型的；包覆的硅化合物是以Ti一0一Si键结合在Ti02表面的非晶态类似聚合硅胶的硅氧化合物；而通过改性所形成的铝化合物以AIOOH和无定性的At(OH)3形式存在的口糯l据包覆条件的不同，纳米Ti02的最终无机包覆形态存在三种形式：局部包覆、核包覆、完整包覆；而完整致密的包覆膜对纳米氧化钛具有很好的屏蔽作用。这三种包覆形貌存在的形式，包覆物的过饱和

3、度起着决定性作用。运用热力学的形核理论推出了异相形核所需过饱和度小于均相形核，即△c’<△c：而膜的长大不存在位垒。在本试验条件下，浆料在pH值为10时充分搅拌分散，并在85℃～95"(2，pH值为9～10的条件下同时加料中和60rain，并沉化120rain可得到完整的以Si02计近5％的致密硅化合物包覆膜。在该条件下进行包铝处理也可得到铝化合物包膜，但在浆料为酸性时却更易得到核包覆。若搅拌不充分的条件下易得到局部包覆。对纳米Ti0。进行膜包覆可以有效改善其在蒸馏水中的分散稳定性，并不同程度地提高其亲油性；而核包覆对其稳定性的影响却极其有限。在硅烷偶

4、联剂有机改性过程中，粉体表面的活性一OH为改性反应提供了场所，它的存在是有机改性能否成功的关键。硅烷偶联剂的最大包覆量可达到7％左右，但1．2％具有最好的亲油性；而当包覆量大于3％时，亲油性保持恒定，所以有机包覆量最好小于3％，1．2％左右尤佳。表面包覆改性不会削弱纳米二氧化钛的紫外线吸收性能，在紫外线低波段还会增强其抗紫外线的能力。关键词：纳米Ti02，表面改性，包覆，机理，分散性重壅奎堂堡主兰堡堡茎墨苎苎塑ABSTRACTNano-Ti02hasattractedmuchattentionintheresentyearsaSanewtypeofin

5、organicfi．mctionmaterial，becauseofitsexcelledproperty．However,agglomeratinginorganicsolventandphotocatalysislimititsapplication．Accordingly,thekeythatnano—Ti02callbeappliedwidelyliesinthatnauo-Ti02iscoatedwithinorganicandorganiccompoundforthepurposeofshieldingitsphotocatalysisan

6、ddispersingitwellintheorganicsolvent．Thispaperreportsthatnano-Ti02iscoatedwithA1203，Si02orbothtogetherbychemicalliquiddeposition．ThecoatingischaracterizedbyRamanspectroscopy，X—raydiffractionspectroscopy(XRD)，Fourier-transforminfraredspectroscopy(FT一鳓andTransmissionelectronmicros

7、cope(TEM)．Thecontentofcoatingcompoundandanti-ultravioletcapacityofllano·Zi02aremeasuredbyX-rayfiuorescence(XRF)andUV-Visspectrophometer．Nano—Ti02coated、撕也inorganiccompoundismodifiedwimsilanecouplereagent，andthecontentofcoatingcompoundCallbecalculatedfromthedifferenceofsampleswei

8、ghtlessnessaftertheyarecalcinedat850。C．Thewetti