Pd修饰TiO2光催化材料在棉织物中的应用.pdf
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1、第3 0 卷第2 期 2 0 0 9 年2 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 0N o 2 F e b 2 0 0 9 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 9 ) 0 2 0 0 7 9 0 5 P d 修饰T i 0 2 光催化材料在棉织物中的应用 徐英莲1 ,黄龙全2 ,郑东伟1 ( 1 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室,浙江杭州3 1 0 0 1 8 ; 2 广东纺织职业技术学院,广东佛山5 2 8 0 4 1 ) 摘要 为提高棉织物表面T i 0 2 的光催化效
2、果,以棉针织物为载体,纳米羟基磷灰石( H A P ) 为保护剂,纳米T i 0 2 为 光催化剂,实践P d 对光催化剂的表面改性,制备具有光催化功能的纺织装饰材料。并采用扫描电镜、气相色谱等 测试手段,对整理剂在织物表面的沉积状况、织物对甲醛的催化降解效率等进行测试和分析。结果表明:经过P d 表面改性后,织物表面T i 0 2 的光催化效果得到明显的改善,较改性前提高了4 9 ,并具有很好的紫外防护效果;纳 米H A P 整理对织物表面光催化剂具有一定的吸附效果。 关键词光催化;T i 0 2 ;改性;H A P 整理;P d 中图分类号:“ I S1 9 5 5文献标志码:A A p
3、p l i c a t i o no fP d - T i 0 2p h o t o c a t a l y t i cm a t e r i a lo nc o t t o nf a b r i c X UY i n g l i a n l ,H U A N GL o n g q u a n 2 ,Z H E N GD o n g w e i l ( 1 K e yL a b o r a t o r yo f A d v a n c e dT e x t i l eM a t e r i a l sa n dM a n u f a c t u r i n gT e c h n o l o g
4、 y ,I 诳n i s t r yo fE d u c a t i o n ,Z h e j i o 愕S d T e c hU n i v e r s i t y , H a n g z h o u ,Z h e j i a n g3 1 0 0 1 8 ,C h i n a ;2 G u a n g d o n gT e x t i l eP o l y t e c h n i cI n s t i t u t e ,F o s h a n ,G u a n g d o n g5 2 8 0 4 1 ,C h n a ) A b s t r a c tT oi m p r o v et
5、h e p h o t o c a t a l y t i cp e r f o r m a n c e o f T i 0 2o nt h es u r f a c e o fc o t t o n f a b r i c ,t h e p h o t o c a t a l y t i c a l l yf u n c t i o n e dd e c o r a t i v ef a b r i c W a Sp r e p a r e d b yc o a t i n gt h es u b s t r a t ew i t hp a l l a d i u n ( P d ) m o
6、 d i f i e dn a n oT i 0 2 u s i n gH A Pp r o t e c t i v ea g e n t T h e s u r f a c ed e p o s i t i o na n de f f i c i e n c yo ft h ec a t a l y t i c d e g r a d a t i o no ff o r m a l d e h y d eo ft h ef i n i s ho nt h et r e a t e df a b r i cw e l _ i ee x a m i n e db yS E M 。g a sc h
7、 r o m a t o g r a p h ya n d o t h e rm e t h o d s T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ep h o t o c a t a l y t i ce f f i c i e n c yo ft h ec o t t o nf a b r i cw i t hP dm o d i f i e d T i 0 2w a si n c r e a s e db y4 9 a sc o m p a r e dw i t ht h ec o t t o nf a b r i cw i t h o
8、u tP dm o d i f i e dT i 0 2 ,a n di t a l s oh a da v e r yg o o dU Vp r o t e c t i v ee f f e c t H A Pf a c i l i a t e d t h ea d h e s i o no fp h o t o c a t a l y t i ea g e n to nt h e8 u r f s c eo fc o t t o n f a b r i c K e yw o r d sp h o t o c a t a l y s i s ;T i 0 2 ;m o d i f y i n
9、 g ;H A Pt r e a t m e n t ;p a l l a d i u m 光催化理论研究表明,在半导体纳米材料中,光 生载流子的迁移、捕获以及复合之间的竞争决定了 光催化反应量子效率的高低以及反应速率的快慢。 在T i O :光催化体系引入贵金属以后,载流子能迅速 转移,减少了电子一空穴对的复合。一些研究认为, 载流子的分离是贵金属一T i O :界面S c h o t t y 势垒作用 的结果。沉积贵金属的晶核生长及其成长过程在 光催化反应中有重要作用旧- ,所以,贵金属一氧化物 复合体能有效提高纳米T i O :的光催化效率。本文 采用性能稳定的无机物整理剂纳米羟基磷灰石
10、作为 棉织物的保护剂和黏合剂,用纳米T i O :对棉织物进 行功能整理,进一步实践贵金属钯对光催化剂的表 面改性,制备具有光催化功能的棉织物,研究其催化 分解甲醛的效果、抗紫外线性及催化剂在织物上的 牢固性,开发抗菌、空气净化等多功能环保纺织装饰 材料。 收稿日期:2 0 0 8 0 4 0 9修回日期:2 0 0 8 0 9 一1 1 基金项目:浙江省自然科学基金资助项目( Y 4 0 6 3 1 0 ) 作者简介:徐英莲( 1 9 “一) ,女,高级工程师,硕士。研究方向为纺织品后整理。E - m a r l :x y l 6 0 0 0 1 2 6 o , o m 。 万方数据 PDF
11、 Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 8 0 纺织学报 第3 0 卷 1 实验部分 1 1 主要试剂 氯化亚锡( S n C l :2 H 2 0 ) ;氯化钯( P d C l 2 ) ;浓盐 酸;甲醛;自制纳米羟基磷灰石( H A P ) 。 1 2实验仪器 L a m b d a9 0 0 紫外,可见,近红外光谱仪,J S M 5 6 1 0 L V 型扫描电镜,A g i l e n tT e c h n o l o g i e 86 8 9 0 N 气相 色谱
12、仪,E M A XE N E R G YE X 3 5 0X 射线能谱仪,T G L - 1 6 C 离心机。 1 3T i 0 2 光催化剂的表面改性 1 3 1 改性溶液配制 S n C I :溶液的配制:取质量分数为5 的稀盐酸 1 0m L ,加入S n C l 2 晶体5g ,搅拌至晶体充分溶解,加 蒸馏水,配成5 0 0m L 溶液。此溶液质量浓度为 1 0g L ,避光保存。 P d C l 2 溶液的配置:在烧杯中取质量分数为5 的稀盐酸1 0m L ,加入P a C t :晶体0 1 5g ( 用减量称取 法称取) ,搅拌溶解,加蒸馏水,配置成5 0 0m L 的溶 液b 】
13、。此溶液的质量浓度为0 3g ,L ,避光保存。 1 3 2 T i O :光催化剂的表面改性 样品甲制备:精练棉针织物一羟基磷灰石分散体 系浸泡1 2h 以上一洗涤一晾干一1 2 0 焙烘4h T i 0 2 沉积一1 0 0 焙烘2h T i 0 2 光催化剂表面改性。 T i O :沉积的工艺条件:分散剂为1 :1 ( 质量比) 的乙醇与水混合液,T i O :质量分数为3 。织物在 T i O :分散液中三浸三轧( 浸轧条件:压力2 9 4k P a ,转 速6 0 0r r a i n ) ,每浸轧1 次,样品和T j 0 2 分散体系在 4 0 恒温超声波清洗器中振荡1 次。 T
14、i O :光催化剂表面改性:将织物在2 0m L 质量浓 度为1 0g e L 的S n C l :溶液中浸渍1 0m i n ,用移液管吸 取质量浓度为0 3s L 的一定量P d C l e 溶液慢慢滴入 S n C l 2 溶液中,静置1 0r a i n ,取出织物后自然晾干。 P d 金属沉积原理:S n 2 + + P d 2 + = P d + S 0 + 样品乙制备:精练棉织物一T i O :沉积一1 0 0 焙烘2h T i O :光催化剂表面改性。即:T i O :光催化 剂直接吸附在织物表面。 样品丙制备:精练棉织物一羟基磷灰石分散体 系浸泡1 2h 以上一洗涤一晾干一1
15、 2 0 焙烘4h T i O :沉积一1 0 0 焙烘2h 。即:吸附在织物表面的 T i O :光催化剂没有经过改性。 1 4 测试和计算 1 4 1 改性后催化活性的评价 本文通过测试织物对甲醛的分解数量来评价整 理后织物的光催化效能。甲醛在纳米T i O :催化作 用下,最终被分解为C 0 2 和H 2 0 ,所以可以根据试管 中C 0 2 含量的变化来反映甲醛被分解的程度。 实验方法:在3 0m L 的试管内壁粘贴1 0c n lx 1 5c m 需测试的织物,用滴定管向试管中滴入一定 量的甲醛后密封,在一定的温度和光照条件下反应 2h ,然后抽取试管中气体0 2m L ,用气相色谱
16、实验 测试分解后气体中的C O :谱峰面积,以衡量样布对 甲醛的分解效果。 用气相色谱仪测试在强紫外线照射下分解甲醛 后C 0 2 的含量,研究P d 具有的提高纳米T i O :光催 化活性的作用( 样品甲、乙对比实验) ;用气相色谱仪 测试在自然阳光下分解甲醛后C O :的含量,研究改 性后的光催化剂在自然环境中的光催化活性( 样品 甲、丙对比实验) 。 1 4 2 改性后光催化剂的表征 光催化剂在纤维表面的分布用扫描电镜直接观 测,T i O ,及P d 的承载量用x 射线能谱仪测量。 1 4 3 紫外线透过率测定与U P F 值的计算 样品的紫外线透过率在L a m b d a9 0
17、0 紫外,可见, 近红外光谱仪上测定,测定波长为2 8 0 4 0 01 1 1 1 1 ,结 果可用曲线表示,样品U P F 值的计算式为 4 0 01 1 1 1 1 :E a S A 1 U P F = 而筹旦一 :E S 瓦 蕊 式中:E 为相对红斑效应;S 为日光光谱辐照度;T 为试样平均透射率;。为紫外线光波长度间距。 1 4 4 光催化剂在纤维表面牢固性能的测定 用离心机对沉积催化剂的棉布高速离心 ( 30 0 0r r a i n ) 1 、2 , 3 、4m i n 后,再进行光催化、气相色 谱实验,研究光催化剂在棉织物上的吸附牢度。 2 结果与讨论 2 1 T i 0 2
18、改性后光催化剂活性 为研究最合适的P d 沉积量。在甲、乙样品制备 过程中添用不同量的P d C I :溶液:1 5 , 2 0 、2 5 、3 0 、 3 5m L 。然后再将甲、乙样品在地下实验室 ( 2 0 ) ,紫外光强度为1 04 0 0t t W c m 2 照射2h ,在 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第2 期 徐英莲等:P d 修饰T i O :光催化材料在棉织物中的应用 。8 l 3 0m L 试管内进行甲醛的光催化分解实验。用
19、气相 色谱仪检测甲醛分解后的C O :含量,以选择最佳的 P d 沉积量。实验结果如图1 所示。 P d C l 2 滴加量m L 图1紫外线照射下P d 的沉积量对光催化分解甲醛的影响 F i g 1 I n f l u e n c eo fI dd e p o s i t i o no nf o r m a l d e h y d e d e c o m p o s i t i o nu n d e rU V 由图1 可见,样品甲和乙的光催化效果随着P d 沉积量的增加明显提高,当P d C l :滴加量增加到 2 5m L 时,光催化效果达到最大。对样品甲而言,织 物分解甲醛后C O :
20、的气相色谱峰面积达到 1 42 1 88 6 0 ,是未沉积贵金属P d 催化效果的1 4 9 倍。 继续增加P d C l :的滴加量,甲醛的分解效果有所下 降。即在T i 0 2 表面沉积一定数量的贵金属P d ,有利 于提高T i 0 2 的光催化效率;当贵金属P d 沉积过多 时,由于紫外线容易被遮蔽,对光催化效果不利。张 兴旺等H 1 在载银T i O :沸石催化剂研究中也有类似 结论。在以下改性实验中,P d C l 2 溶液滴加量均为 2 5m L 。 2 2 P d T i 0 2 的分布与形貌 由图1 可知,P d C h 溶液滴加量增加到2 5m L 时,光催化分解甲醛达到
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- Pd 修饰 TiO2 光催化 材料 棉织物 中的 应用
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