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利用纳米光催化材料在空气净化、抗菌、自清洁等方面独到的应用价值,将其运用于纺织装饰材料,生产出具有净化空气功能的新型装饰纺织品,对于改善人们的生活居住环境具有现实意义。棉、涤纤维是重要的纺织装饰材料,论文系统研究了纳米光催化剂在涤纶和棉纤维(织物)等高分子纤维材料表面的分散技术、负载技术,纳米光催化剂对纺织纤维材料性能的影响、以及提高光催化氧化性能等技术问题。论文的研究成果,对探索纳米光催化材料在有机高分子材料领域的应用具有一定的指导意义。
本课题的主要工作内容包括:
1.用纳米羟基磷灰石(HAP)改性棉、涤纤维织物。主要包括用溶液-凝胶法制备纳米羟基磷灰石技术;纳米羟基磷灰石在棉、涤织物表面的沉积工艺和结合状态的研究。
2.纳米二氧化钛(TiO2)在棉、涤织物表面沉积工艺的研究,以及纳米羟基磷灰石对涤纶、棉织物在光催化作用中保护作用的研究;
3.用贵金属Pd修饰纳米二氧化钛(TiO2),提高功能织物的光催化性能。
4.采用SEM、XRD、FTIR、气相色谱等测试手段,对制备的纳米羟基磷灰石和织物的光催化性能等进行表征,探讨了纳米HAP、TiO2以及贵金属Pd的沉积机理。
课题得到的结论主要有以下几个方面:
1.以氧化钙和磷酸为原料,用溶液-凝胶法能够制备纯度较高白色羟基磷灰石(HAP)溶胶,然后用无水乙醇洗涤、烘干后,在890℃左右高温中煅烧2.5h,可以制备平均粒度为30nm左右构高纯度纳米HAP。
2.纳米HAP是一种能与棉纤维以氢键牢固结合、性能稳定、对人体没有任何副作用的无机物整理剂。它具有很强的吸附性,可以有效地提高光催化材料在棉纤维上的载体能力和棉纤维的光学稳定性。CO2气相色谱测试数据表明,纳米HAP的运用可减少棉纤维在光催化剂反应中的分解,使棉织物顶破强力平均提高24.51%左右,即在光催化作用中纳米HAP对棉织物具有良好的保护效果。但对提高涤纶纤维的性能效果不明显。
3.吸附有纳米 TiO2粒子棉织物在紫外光的照射下,对甲醛有明显的分解效果。用贵金属Pd对TiO2进行改性后,织物的光催化效果明显提高:在日光下(紫外光强度为2300~2800uW/c㎡),对甲醛具有较强的分解能力,而且在一定范围内升高温度有助于光催化分解效果的提高。即TiO2光催剂的改性大大降低了催化作用对强紫外线的依赖性,为开发室内清洁装饰材料提供了依据。用Pd改性(TiO2光催剂)后的棉针织物,还具有较强的抗紫外辐射的作用,其对紫外线的防护可达到“很好”等级。
课题研究取得了国内外未见报道的新成果,为拓展纳米光催化技术在纺织领域的应用做了一些尝试性的研究,取得了一定的效果,以期对更深入研究和应用具有指导意义。