低温原位合成制备柔性空气净化材料

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近年来,随着我国经济的迅速发展,居民生活水平的日益提高,人们对室内装潢的要求也越来越高。大量的新型装饰材料、家具以及生活用品不断进入建筑、家居之中,随之产生了一系列挥发性有机污染物(VOCs),严重危害着人们的身体健康,因此治理室内空气污染势在必行。基于纤维织物具有比表面积大、易加工成型、来源广和成本低等优点,将光催化剂负载至其表面制备空气净化功能织物用于室内易挥发性有机物的降解,已成为空气净化领域的研究热点。本文采用了低温原位合成的方法制备空气净化功能织物。利用棉织物作为载体,首先通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解作用在织物表面仿生合成纳米硅保护层,然后在纳米硅保护层表面低温原位合成二次生长锐钛矿型纳米TiO2薄膜,制得具有高效、绿色且无二次污染的空气净化功能材料。通过热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman Spectra)表征空气净化材料的形态结构,并且以静态的测试方法评价了所制得的空气净化材料对甲醛的降解效果。主要研究内容包括:1.通过低温原位合成法在棉织物表面合成纳米TiO2,制备空气净化功能材料,研究了合成工艺参数的不同对生长的纳米TiO2性能的影响。在SEM和EDS的分析测试中,观察到织物表面均匀覆盖了细小的颗粒层,并且确定了Ti、O元素的存在。通过XRD和Raman Spectra对其进一步分析得知,棉织物表面合成的光催化剂为锐钛矿晶型纳米TiO2,平均粒径为16nm。对棉织物进行强力测试,织物经向强力下降29.07%,纬向强力下降16.07%,严重影响其应用性能。通过将制得的空气净化材料在自制的光催化静态体系中进行净化甲醛实验测试,结果表明:在静态体系中,3h后甲醛的去除率达100%。2.将棉织物浸渍到含有TEOS整理液中,在织物表面原位合成仿生硅保护层,然后通过低温原位合成法在仿生硅保护层表面合成锐钛矿型纳米TiO2,制得纳米TiO2复合光催化空气净化材料。通过SEM、AFM和EDS分析方法研究低温原位合成前后织物表面的形态结构变化,确定Si、Ti、O元素的存在,纳米TiO2在织物表面生长状态良好。通过对制得的棉织物进行XRD和Raman Spectra分析测试,结果发现棉织物表面合成的光催化剂为锐钛矿晶型纳米TiO2,平均粒径为10nm。通过对低温原位合成前后织物的断裂强力测试,发现制得的复合空气净化材料经向强力增加了20.82%,纬向强力增加了21.10%,具备优异的应用性能。通过将制得的空气净化材料在自制的光催化静态体系中进行净化甲醛实验测试,结果表明:在静态体系中,经过仿生硅保护处理的空气净化材料,可以达到未经硅保护合成的棉织物相近的空气净化效果,并且提高了棉织物的抗氧化能力,增加了织物的柔软性能,拓展了其实际应用价值。本文中所制备的空气净化复合材料有着较好的甲醛去除效果,通过进一步改善制备工艺,该净化材料有望应用到实际生活中,投入市场,带来一定的社会经济效益。
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