毕业论文——二氧化钛纳米粒子用硅烷偶联剂 的表面改性

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1、二氧化钛纳米粒子用硅烷偶联剂的表面改性摘要为了制作适用的纳米TiO2优异的光催化活性和抗菌剂，以及用于UV保护和环境净化，一个很大的潜力由二氧化钛纳米粒子多功能化的面料被认可。为了提高纳米颗粒在织物表面的耐久性，用TiO2纳米颗粒的表面上在接枝3-氨基丙基（APTMS）和3-异氰酸根合（IPTMS）在水性过程研究。二氧化钛接枝效率纳米颗粒在不同反应条件，接枝率不同。红外光谱证实，有机官能组已成功嫁接到二氧化钛纳米粒子表面都为APTMS接枝纳米TiO2纳米粒子（A-二氧化钛）和IPTMS接枝纳米TiO

2、2（I-二氧化钛）。TiO2纳米颗粒的纳米颗粒等电点（IEP），表面改性后移大约在pH=6.4至pH=9.4的zeta电位显著增加，这是由NH2基团在酸性区域的质子化。显著减少粒子流体力学直径和多分散性指数（PDI）表示粒子的分散稳定性可以通过增加粒子的Zeta电位。随着有机硅烷比率从0％至200％（重量）时，二氧化钛的光催化活性的速率常数和速度的轻微下降，这也显著取决于接枝效率。关键词：二氧化钛纳米粒子；硅烷偶联剂；表面改性1简介作为一种流行的光催化剂，二氧化钛已经被广泛使用，因为它的各种优点，如

3、光学和电子特性，低的成本，高的光催化活性，化学稳定性和无毒性，抗菌剂，紫外线保护和环境纯化[1-5]。当二氧化钛颗粒尺寸减小到纳米规模，催化活性增加为膨胀的结果的光带隙为量子尺寸和由于增强的有效表面积[2.6-9]。近年来，一些研究报告显示有希望从二氧化钛纳米粒子的多功能提供给不同的纺织材料[5]。然而，主要的问题纳米颗粒应用到纺织材料是维护获得足够的耐久性。TiO2的沉积纳米粒子在织物上是非常具有挑战性，由于缺乏面料和二氧化钛纳米粒子[10.11]之间的化学键。因此，开发了新一代的功能材料具有光催

4、化和紫外线屏蔽性和长期的纺织基材耐久性为许多研究的主要目的。一方面，粘合剂材料可被用来创建粒子与基体之间的化学链接。Mihailovic等[10]报告了制备多官能纺织品的可能性采用天然海藻多糖纳米复合材料作为粘合剂，以改善胶体TiO2纳米颗粒的耐久性涤纶面料。齐等人[12]提出了一种新的方法来通过水溶液准备锐钛型二氧化钛纳米粒子溶胶-凝胶过程用少量的酸，这防止了损失的棉织物的机械强度和改进二氧化钛薄膜和棉花基板之间的粘附力。另一方面，接枝活性官能团上的粒子表面可以增加化学键形成的可能性修改粒子和布料

5、之间，从而改善他们的的粘合强度。Chen和雅科夫列夫[13]研究了吸附和二氧化钛纳米粒子的有机硅烷的互动，证实在颗粒表面的官能团的键合是通过硅钛实现结合。在这项研究中，两种类型的硅烷偶联剂的3-氨基丙基三甲（APTMS）和3-异氰酸根合（IPTMS）施加作为粒子表面改性剂为接枝官能团到二氧化钛纳米粒子表面，因而提高纳米颗粒以织物的亲和力。为了理解的表面修饰上的各种性能的影响TiO2纳米颗粒，接枝效率，表面组合物，ζ电位，粒径和光催化活性分别进行调查。2.实验2.1物料二氧化钛纳米粉末（Degussa

6、公司的P-25）是由Σ-提供Aldrich公司。3-氨基丙基（APTMS）和3-异氰酸根合（IPTMS）购自ABCR，德国。该材料被用作前没有任何接收预处理。2.2二氧化钛纳米粒子的表面改性0.5克氧化钛粉体的分散在50毫升去离子水通过超声10分钟。然后，将硅烷偶剂（APTMS或IPTMS）用不同浓度（12.5，25，50，100和200）中加入在分散液。将混合物保持回流，在不同的反应条件。在此之后，分散颗粒从溶剂中，在分离由离心（10分钟10000转），随后用乙醇洗涤和水交替地至少2个循环以除去过

7、量的硅烷。到重新分散在新鲜溶剂的离心颗粒，把他们放在超声浴中10分钟以上，以确保视觉上良好分散悬浮液，离心前再恢复。一旦该过程完成后，将修饰的颗粒在干燥烘箱中在100℃干燥24小时，并冷却，在真空室中，在1小时室温。2.3改性后的二氧化钛纳米粒子表面的表征接枝效率和改性纳米TiO2的热行为纳米颗粒通过热重量分析来确定（Perkin-Elmer公司热分析仪，英国）。接枝效率（例如）计算为接枝的有机硅烷的质量之比，并TiO2纳米颗粒在750°C的质量如示于下公式：例如：（％）=毫秒mTiO2×100（1

8、）衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR，珀金埃尔默谱100系列，UK）进行了分析，相对于改性的TiO2纳米颗粒的表面上的组合物。颗粒的流体动力学直径和Zeta电位为pH值的函数是由纳米激光粒度仪ZS测量（马尔文仪器，英国）在25°C。TiO2纳米颗粒的光催化活性试验作为浆料（0.5克/升）的100毫升模型污染物溶液，磁下搅拌（600转），在与空气（45分米3/小时），在室温下鼓泡。染料孔雀绿水溶液（MG，10-5M）用作模型的污染物。经过30分钟的“黑暗”的