负载纳米TiO2聚酯纤维与织物的制备及光催化性能研究

摘要

采用浸渍法将市售的光触媒整理剂负载在聚酯纤维上，研究了实验条件和纤维性能对负载的影响。结果表明：浸渍液的浓度为影响负载的最主要因素，TiO2在聚酯纤维上的负载率随着整理剂在浸渍液中含量的下降而降低。小直径的纤维的TiO2负载率要高于大直径纤维。纤维横截面形状和亲水性对TiO2负载的影响不明显。
　　 利用低温溶胶-凝胶法制备的TiO2溶胶在聚酯纤维与织物表面负载了TiO2薄膜，并利用无皂乳液聚合法制得的不同粒径的聚苯乙烯(PS)微球为模板剂在TiO2薄膜表面造孔。对聚酯纤维进行碱减量处理并与利用PS造孔相结合，负载纳米TiO2薄膜。通过在紫外光下对甲基橙溶液进行降解脱色试验，考察光催化纤维与织物光催化性能。实验表明：溶胶陈化后可得锐钛矿型TiO2，其负载率随着溶胶在浸渍液中的含量增加而增大。碱减量聚酯纤维有利于TiO2的负载和光催化活性的提高，其对甲基橙溶液的光催化降解反应符合一级动力学方程。随着TiO2负载率的增加，光催化活性具有先增加后缓慢减小的趋势，TiO2负载率在4.2％时，对甲基橙6h降解率可达97.2％，光催化活性最高。TiO2薄膜表面多孔化有利于光催化活性的提高，且大孔径的薄膜相对于小孔径的光催化活性更高。将碱减量与PS造孔方法相结合制备光催化聚酯纤维，其光催化活性高于只采用碱减量处理的光催化纤维。负载多孔纳米TiO2薄膜的聚酯织物随着使用次数的增加，光催化活性会逐渐下降。
　　 基于溶剂诱导结晶原理，制得了纳米TiO2/聚酯光催化织物，并通过光催化降解甲基橙的实验考察光催化性能。结果表明：利用溶剂诱导结晶同步负载，织物表面纳米TiO2颗粒团聚现象很少，分散均匀，其光催化活性明显优于直接在悬浮液中负载TiO2的聚酯织物。纳米TiO2/聚酯织物对甲基橙光催化降解反应符合一级动力学方程，其光催化活性与在溶剂中的溶解时间和悬浮液中TiO2含量有关，对甲基橙的降解率随溶解时间的增加呈先减小后增加的趋势，随TiO2悬浮液中的含量增加先增加后趋于平稳。最佳实验条件是溶解时间为5s、悬浮液中TiO2含量为0.035g/ml，此时对甲基橙8h的降解率可达95.1％。纳米TiO2颗粒与织物结合牢固度较高，重复使用4次对甲基橙的降解率依然高达91.5％。