调湿 净化 抗菌功能无机涂覆材料与性能研究

论文摘要

本文利用纤维状海泡石和纳米TiO2共混分散，达到海泡石纤维分散吸附纳米TiO2颗粒的目的，不仅在一定程度上解决了纳米材料的分散问题，而且充分利用海泡石的大比表面积和强吸附性能，提高纳米TiO2和海泡石协合的催化效果。并在此基础上，利用多孔矿物材料，研制出一种具有调湿、抗菌、净化等功能的无机内墙粉末涂料。用BET法测定海泡石、纳米TiO2和海泡石分散吸附纳米TiO2复合材料的比表面积和孔径前后变化。并用扫描和透射电镜观察复合粉体，发现纳米颗粒能够分散在海泡石纤维周围，有利于解决纳米材料团聚问题。利用ESR对海泡石分散吸附纳米TiO2后产生的·OH能力进行研究。试验发现，在无可见光和紫外光条件下均产生·OH信号。紫外光条件下，海泡石/纳米TiO2复合材料产生的·OH信号增强。利用海泡石分散吸附纳米TiO2海泡石能够促进产生·OH的能力。海泡石分散吸附纳米TiO2能够促进纳米TiO2光催化性能的原因可能是：海泡石的酸性位参与催化反应的中间过程，增加催化活性；海泡石含有的金属阳离子如Fe3+、Mg2+、Mn2+在样品制备搅拌和分散过程中，缀饰在纳米TiO2的表面缺陷上，对电子的争夺减少了TiO2表面光生电子e-和光生空穴h+的复合几率，从而提高其量子效率。用甲基橙退色率实验证实了光催化效果的提高。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、BET等试验方法对海泡石、凹凸棒土、沸石、硅藻土等矿物材料的结构、形貌、孔结构进行了研究。研究了材料的吸放湿性能，并对其吸放湿机理进行探讨。材料的吸放湿性能与其比表面和孔径相关，其吸放湿是毛细管效应和材料的表面位共同作用的结果。利用矿物材料的吸附和调湿性能，纳米材料的光催化性能并与无机填料合理匹配，研发一种新型无机粉末涂料。试验结果表明，这种涂料不仅具有良好的施工性能和装饰性能，耐洗刷性能超过合成树脂乳液内墙涂料优等品的要求；涂层对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率均达到99.99％；对甲醛的去除率为98.25％；能够调节空气湿度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题研究内容
• 第二章 文献综述
• 2光催化剂国内外发展现状'>2.1 纳米TiO₂光催化剂国内外发展现状
• 2光催化净化环境的基本原理'>2.1.1 TiO₂光催化净化环境的基本原理
• 2.1.2 提高光催化净化效率的方法
• 2.1.2.1 过渡金属离子掺杂
• 2.1.2.2 非金属掺杂
• 2.1.2.3 贵金属沉积
• 2.1.2.4 表面修饰
• 2.1.2.5 半导体复合
• 2的表面改性'>2.1.3 纳米TiO₂的表面改性
• 2载体技术研究现状与分析'>2.1.4 国内外TiO₂载体技术研究现状与分析
• 2载体技术研究现状'>2.1.4.1 国内外TiO₂载体技术研究现状
• 2光催化剂在载体上的固定方法'>2.1.4.2 TiO₂光催化剂在载体上的固定方法
• 2光催化剂在室内环境治理中的应用'>2.1.5 纳米TiO₂光催化剂在室内环境治理中的应用
• 2.2 矿物材料在环境治理中的应用
• 2.2.1 几种典型的环境矿物材料
• 2.2.2 矿物材料在空气环境治理中的应用
• 2.3 室内环境协调功能装饰装修材料发展现状
• 2.3.1 室内环境的污染
• 2.3.2 室内环境协调功能装饰装修材料的发展现状
• 2.3.3 室内环境协调功能装饰装修材料的发展方向
• 2对·OH自由基产生的影响'>第三章 海泡石分散吸附纳米TiO₂对·OH自由基产生的影响
• 3.1 材料制备
• 3.2 实验
• 3.2.1 形貌结构分析实验
• 3.2.2 催化效果表征实验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 海泡石的形貌与物相分析
• 3.3.2 海泡石的比表面积、孔容、孔径分布
• 2的比表面积、孔容、孔径分布'>3.3.3 纳米TiO₂的比表面积、孔容、孔径分布
• 2比表面积的变化'>3.3.4 海泡石分散吸附纳米TiO₂比表面积的变化
• 2的形貌表征'>3.3.5 海泡石分散吸附纳米TiO₂的形貌表征
• 2对产生·OH的影响分析'>3.3.6 海泡石分散吸附纳米TiO₂对产生·OH的影响分析
• 3.3.6.1 电子自旋共振实验（ESR）结果分析与讨论
• 2对甲基橙的退色结果与讨论'>3.3.6.2 海泡石分散吸附纳米TiO₂对甲基橙的退色结果与讨论
• 3.4 小结
• 第四章 多孔矿物材料调湿性能的研究
• 4.1 材料及实验
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 形貌观测与结构分析实验
• 4.1.3 调湿实验
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 矿物材料形貌结构分析
• 4.2.1.1 沸石形貌特征
• 4.2.1.2 硅藻土形貌特征
• 4.2.1.3 凹凸棒土形貌特征
• 4.2.2 矿物材料的比表面积、孔体积及孔径分布
• 4.2.2.1 沸石的比表面积、孔体积及孔径分布
• 4.2.2.2 硅藻土的比表面积、孔体积及孔径分布
• 4.2.2.3 凹凸棒土的比表面积、孔径及孔体积
• 4.2.3 海泡石、沸石、硅藻土、凹凸棒土吸放湿实验曲线图
• 4.3 矿物调湿材料的调湿机理
• 4.3.1 孔道毛细效应
• 4.3.2 矿物材料的表面效应
• 4.3.2.1 表面物理吸附
• 4.3.2.2 表面化学吸附
• 4.4 小结
• 第五章 净化 调湿 抗菌功能无机涂覆材料的研制
• 5.1 涂料的研制
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 实验仪器
• 5.1.3 实验方法
• 5.1.4 实验结果与讨论
• 5.1.4.1 胶粉的选择试验
• 5.1.4.2 胶粉的用量实验
• 5.1.4.3 涂料的保水性实验
• 5.1.4.4 涂料的耐洗刷性实验
• 5.2 涂料抗菌性能的研究
• 5.2.1 试验
• 5.2.2 结果与讨论
• 5.3 涂料的空气净化性能
• 5.3.1 试验
• 5.3.2 结果与讨论
• 5.4 涂料调湿性能的研究
• 5.4.1 试验
• 5.4.2 结果与讨论
• 5.4.2.1 涂料的吸放湿结果分析
• 5.4.2.2 高、低湿状态涂料的湿度调节结果与分析
• 5.5 涂料常规性能评价
• 5.5.1 涂料的常规性能
• 5.5.2 涂料的环保性能
• 5.6 涂层的表面形貌及环境协调性分析
• 5.6.1 孔道结构的涂层具有改善环境的作用
• 5.6.2 具有与催化材料很好的协调性
• 5.6.3 解决了氧化有机膜问题
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表论文、参加科研工作