掺磷纳米TiO2光催化活性及纯棉织物整理性能研究

摘要

国内外研究表明纳米TiO2及稳定性纳米TiO2溶胶均具有良好的光催化活性，抗菌、光降解有机染料是其光催化活性应用中的两个重要方向。纳米TiO2抗菌机理是利用其光催化产生的强氧化自由基破坏细菌的细胞膜质杀死细菌，纳米TiO2抗茵剂不仅具有低毒、不刺激皮肤、抗菌能力强、效果持久等优点，且具有在灭菌的同时分解残余毒素的特性；随着我国纺织印染业的发展及新型助剂、染料等难降解原料在该行业中的使用，使得印染废水具有难降解、毒性大、色度高、化学需氧量大、氨氮含量高等特点，因此，给我们生存的环境带来了相当大的污染，也给环境治理工作带来了很大的难度和负面作用。研究证明，纳米TiO2对染料的降解及脱色效果都十分明显。因此，在上述两个方向对纳米TiO2性能的研究具有很大的实际应用价值。
　　 本文采用溶胶-凝胶法制备了掺磷纳米TiO2粉体，并通过表征分析、甲基橙光降解实验对其光催化活性进行研究；用制备的掺磷纳米TiO2粉体对纯棉织物进行整理，并对其进行抗菌及抗紫外等性能测试；在实验药品不变的前提下改变原料配比，制备了稳定性掺磷纳米TiO2溶胶，并对比了其与掺磷纳米TiO2粉体光催化降解甲基橙及纯棉织物抗菌整理等方面的应用性能，以期在纺织品抗菌整理及染料的降解方面提供探索性建议。
　　 实验表明：n（钛酸丁酯）∶n（无水乙醇）∶n（水）∶n（冰醋酸）=1∶25∶5∶1.5、pH值3、反应温度30℃、陈化时间6～8h的条件下纳米TiO2凝胶效果较好。凝胶经干燥、研磨后，650℃下煅烧可得到混晶结构的纳米TiO2粉体；用磷酸做磷源对纳米TiO2进行磷掺杂改性，UV-vis表征及甲基橙光催化降解实验表明，掺磷4％纳米TiO2光催化活性提高最为明显。
　　 制备稳定性纳米TiO2溶胶的原料配比为：n（钛酸丁酯）∶n（无水乙醇）∶n（水）∶n（冰醋酸）=1∶20∶200∶1。甲基橙的光催化降解实验显示，掺磷4％稳定性纳米TiO2溶胶的光催化活性最强，且光催化降解速率明显高于同比例掺磷纳米TiO2粉体。
　　 经掺磷纳米TiO2粉体整理后纯棉织物的抗紫外线性能增强，紫外光透光率为4.5％；制备的掺磷纳米TiO2粉体及稳定性掺磷纳米TiO2溶胶均具有明显的抗菌活性，掺磷4％的稳定性纳米TiO2溶胶抗菌效果最为明显，抑菌环宽度为4.55mm;整理后纯棉织物的白度、断裂强力及透气性检测显示，纯棉织物的白度、断裂强力等物理性能影响不大，但透气性有明显下降。
　　 研究首次采用稳定性掺磷纳米TiO2溶胶整理纯棉织物，并对其相关性能进行测试。