聚合物pmma负载纳米二氧化钛薄膜的制备及光催化研究

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1、中文摘要纳米TiQ薄膜是一种重要的无机功能材料，纳米材料由于微细化会产生小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应等，故其具有一般材料所不具备的功能和特性。纳米Ti02的光催化、超亲水性就因此而产生。将纳米Ti02载于聚合物材料表面形成薄膜，它可在聚合物材料的防老化降解、环境的杀菌消毒、表面的自清洁等方面发挥特殊功效。为了获得透明的纳米Ti02颗粒单分散的薄膜，本研究首先以钛酸四丁酯(TBOT)为钛的前驱体，用低温水解．水热法制得了锐钛矿的纳米Ti02粉体，研究了制备条件，包括溶液pH值、水热处理温度，处理时间

2、等对粉体表面形态、晶型、颗粒尺寸及光催化活性的影响。分别用透射电子显微镜(TEM)、X．射线衍射仪(XRD)、X．光电子能谱(XPS)、比表面分析仪(BET)等分析手段对所制得的Ti02粉体的表面形貌、颗粒尺寸、晶型、颗粒表面化学态及比表面积进行表征，并通过甲基橙降解试验研究了粉体的光催化活性。之后用硅烷偶联剂对水溶液中的纳米Ti02进行了湿法表面亲油改性。通过亲油化度测试研究了硅烷偶联剂的用量、改性pH值、改性时间等对改性效果的影响。并将改性后的浆料分散形成稳定的微乳液，实现了纳米Ti02薄膜在PMMA基体上的负载。用S

3、EM观察了聚合物上负载Ti02薄膜的表面形貌及厚度；用TEM表征了Ti02薄膜中Ti02的分散状态；通过在紫外光照条件下二氧化钛薄膜光催化降解甲基橙对光催化活性进行了表征，并用称量法研究了薄膜对基底自身降解的影响。实验结果表明，水热处理pH值对粉体的光催化活性起决定性影响，最佳pH值为3，硅烷偶联剂的用量是纳米粉体亲油改性的主要因素，改性剂用量的最佳值为10％，制备微乳液时各组成部分有一个最佳配VC(10ml正丁醇+40ml环己烷+109十六烷基三甲基氯化铵+10mlTi02浆料)。水解水热法制得的Ti02主要是锐钛矿结构

4、，晶粒尺寸小(小于lO纳米)。加入聚二甲基硅油(PDMS)后Ti02薄膜表面形貌得到了很大改善，表面平滑无开裂，提高了薄膜的光催化活性且有效的阻止了光催化材料对基体的降解。关键词：二氧化钛薄膜水解．水热法微乳液法聚合物光催化，二甲基硅油AbstractABSTRACTTi02nanometcrthinfilmisaimportantinorganicfunctionmaterial．Becauseofdecreaseinginparticalesize，thesmallsizeeffect，quantum-sizedeff

5、ect，SUlfateeffectandmacroscopicquantumttmnelingeffectcomeintobeing．Thesebringthespecialfunctionandcharacters．Thephotocatalyticactivityandsuperhydrophilityofnano-Ti02areattributesofthese．Thenano-Ti02thinfilmimmobilizedonpolymersubstrateswillplayanimportantpartinant

6、i-degradationofpolymer,decomposingtoxicgasandbacteria,self-cleaningandSOon．Firstly,forfabricatinguniformdispersednano-Ti02／PDMShybridfilm,monodispersedandnonagglomerateanatasenano-powderwereobtainedbyhydrolyzedTetra-n-butyltitanateinaqueoussolutionandthermaltreate

7、dtheproductsinclosedPyrexbottleatlowtemperature．Theinfluenceofthesynthesizeconditionsonthecrystallization，photocatalyticactivities，microstructureandspecificsurfaceareaofthepreparedTi02powderWasinvestigated．Microstructure，grainsize，crystallization,surfacechemistrys

8、tateandspecificsurfaceofTi02particleswerecharacterizedbyTEM，XRD，XPSandBETrespectively．TheevaluationsofparticlephotocatalyticactivitieswerecarriedoutbYde