二氧化硅微球负载二氧化钛的合成及其降解甲醛的研究

发布时间：2020-06-04 06:19

【摘要】：光催化二氧化钛材料因为其优良的性能而被广泛应用于工业催化、空气净化、湖泊净水、环境抗菌等领域。但传统二氧化钛光催化材料的催化效率低,故其在工业催化领域应用不广。通过改进的St?ber法制备了不同尺寸的纳米SiO_2微球(SiO_2 nanosphere,简称SNS),从中选取尺寸和分散性最好的微球作载体,采用液相沉淀法制备了一种性能稳定,催化活性高的SiO_2纳米微球负载TiO_2的复合氧化物(简称TSNS);并通过不同方法表征了该复合物的结构和性能,具体研究该复合催化剂对甲基橙有机物的降解效率;并通过在内墙涂料中加入此复合光催化剂制备了一种新型的可净化室内甲醛污染物的内墙涂料,并进行了相关实验和理论研究。本论文的研究工作得出了以下的结论:(1)二氧化硅微球的粒径以及形貌受催化剂氨水浓度和原料正硅酸乙酯含量的影响,随着加入的催化剂或正硅酸乙酯含量增多,反应形成的二氧化硅微球的尺寸会逐步增大,均一性也逐渐变好;(2)不管是无机类的分散剂KCl、(NaPO_3)_6、Na_5P_3O_(10),还是高分子类的分散剂Span-80对二氧化硅微球的分散效率各不相同,在KCl为7%,(NaPO_3)_6为3%,Na_5P_3O_(10)为7%,Span-80为8%时,各自对二氧化硅微球的分散效率最好。四种分散剂中对二氧化硅微球分散效果最好的是(NaPO_3)_6,在最佳质量分数3%时,分散效率最高可以达到90.34%,而其他分散剂的分散效率最高低于90%;(3)制备的Ti-Si复合氧化物中二氧化硅为无定形,TiO_2主要以锐钛矿相为主,粒径约为11 nm,其中含有杂质相;在600℃焙烧后,TiO_2锐钛矿相变得完整,粒径增加至16 nm;由FTIR和XPS分析证实:Ti-O-Si键在940 cm~(-1)附近有特征吸收峰,SiO_2/TiO_2聚合主要靠范德华力和Ti-O-Si键,经过600℃煅烧后TSNS中的Ti-O-Si键减少但没有消失;(4)在175 W紫外灯下光催化300 min后,600°C煅烧后的Ti-Si复合氧化物对甲基橙有机物(20.0 mg/L)的降解效率可达96%。因此,煅烧后的TSNS是一种很有应用前景的光催化降解剂;(5)光催化型内墙涂料涂膜的透明度、光照强度、甲醛的初始浓度值、涂抹层数都会对室内甲醛的降解结果有一定的影响。固定其他条件时,苯丙乳液作基体时透明度比VAE乳液作基体时要好,光催化甲醛效率较高;随着光照强度增强时,光催化型内墙涂料对室内甲醛污染物的净化率逐渐增加,反应涂膜与光源的间隔为20 cm时对甲醛的降解率为89%,60 cm时对甲醛的降解率只有66%,净化效率相差23%;甲醛的初始含量值分别为0.2 mg/m~3、0.35 mg/m~3、0.56 mg/m~3时对甲醛的降解效率各不相同,当值为0.35 mg/m~3时,光催化型内墙涂料的净化效果最好,净化率达到89%;当改变涂抹层数为1、2、3时,光催化型内墙涂料净化甲醛性能最佳的为2层,净化率达到89%。
【图文】：

晶相结构,晶胞,晶体结构,锐钛矿型

外的德国 Evonik IndustriesAG 公司生产的 P-25 组合型见。其生产条件是在有氧和氢气的条件下利用 1200-25 的主要晶体结构为锐钛矿型，占 70 %，其他成分催化原理所示，显示了金红石型（Rutile，简称 R 型）和锐钛矿型种二氧化钛晶体结构的晶胞图，其中图 1-1 中大红球指原子。对于 R 型和 A 型两种晶体结构的二氧化钛来说 TiO6八面体组合而成，两者晶胞结构的差异导致两者决定其性质，正是由于构造上的不同导致了 R 型和 A电常数、折光指数以及电子能带结构上的区别[40]。具格比 A 型 TiO2小，故 R 型 TiO2原子沉积的密度更为不透明度都高于 A 型。其中 R 型的 TiO2和 A 型的 T 和 2.52[41]。

建筑涂料,分类方法

图 1-2 建筑涂料的分类方法.2.1 建筑涂料的各组分介绍（1）建筑涂料首要成膜物质组分：又叫基料或固化剂，是涂料的根基膜物质化学稳定性和机械性能一般都较高。它的机理是将一个涂料组物质紧密连接在一起，最后形成性质稳定的基础保护膜。合成树脂、是我国建筑类涂料常用的首要成膜组分。(2) 建筑涂料次级成膜组分:主要是指涂料体系中添加的颜填料和溶剂。人造和天然颜料。颜料的装饰效果明显，一般彩色涂料的颜色其实就颜色。填料种类很多如硅酸盐、镁铝酸盐、重晶石粉、重碳酸钙、膨润土、，其主要作用是提高涂膜抗老化作用，改善涂膜机械强度等。建筑用品种繁多，常用的有汽油、二甲苯、丙酮等等，在配制建筑涂料时，剂的闪点、着火点、毒性。比如酒精的闪点只有 16 ℃，使用时要特别注（3）建筑涂料辅助成膜组分:常见的助剂有很多种：硬化类、干燥类、
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;O644.1;TQ637

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