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在低温条件下使钛酸丁酯水解制备了锐钛型纳米TiO2溶胶,并通过浸烘工艺将其负载于棉纤维表面得到纳米TiO2整理棉织物,然后分别使用粒度分析、XRD、SEM和FTIR等方法对得到的纳米TiO2溶胶及其整理棉织物进行表征。将纳米TiO2整理棉织物作为光催化剂应用于有机染料如罗丹明B的降解反应中,重点考察了水与钛酸丁酯的摩尔比、陈化时间以及整理棉织物增重率对脱色率的影响,并对整理棉织物的重复利用性和罗丹明B的降解反应动力学进行了研究。此外,将纳米SiO2溶胶与纳米TiO2溶胶在室温下进行混合得到纳米siO2/TiO2溶胶,也通过浸烘工艺得到纳米SiO2/TiO2整理棉织物,然后在表征的基础上将其应用于染料溶液的降解反应中。重点考察了整理织物中SiO2含量对染料脱色率及其整理织物重复利用性的影响,最后对整理棉织物存在下的染料降解过程进行了紫外可见光谱分析和COD值监测。
结果表明,钛酸丁酯在室温条件下发生水解反应能够制备纳米TiO2溶胶,增加水与钛酸丁酯摩尔比能够导致形成粒径更小的锐钛矿型溶胶。通过浸烘整理工艺能够使纳米TiO2溶胶在棉织物表面形成致密均匀的锐钛型纳米TiO2结晶薄膜,而且纳米TiO2整理棉织物能够有效地作为光催化剂应用于罗丹明B的降解反应过程中。提高整理织物的增重率或TiO2含量、水与钛酸丁酯摩尔比的增加和陈化时间的延长均能够促使染料脱色率的提高,而且纳米TiO2整理棉织物作为光催化剂可以重复使用。罗丹明B在TiO2整理棉织物存在下的光催化降解反应符合假一级动力学反应模型。纳米SiO2的引入不仅可以提高纳米TiO2溶胶在棉织物表面成膜均匀性和牢固度,而且可以明显提高纳米TiO2整理棉织物的光催化活性和重复利用性,并且当SiO2和TiO2摩尔比为1:1时,整理织物具有最高的光催化活性。此外,紫外可见光谱和COD分析显示,纳米TiO2整理棉织物不仅对染料苯环和共轭系统的分解具有催化作用,而且能够使其进一步转化为无机物。而且纳米SiO2的引入可以促进染料分子的进一步转化。