纳米复合TiO2粉体的相结构、耐热及抗菌性能研究

论文摘要

纳米光催化抗菌陶瓷具有广谱抗菌、杀菌彻底、持久、无毒健康、环境友好等优点,是传统银系抗菌陶瓷的换代产品。但是纳米钛系抗菌剂耐热性较差,制约了纳米抗菌陶瓷的应用和发展。本文从提高纳米钛系抗菌剂的耐热性和光催化性能出发,采用Al2O3、SO42-、ZnO、SnO2、La2O3等异质复合相,利用纳米复合的方法,综合考察了异质复合相的引入对纳米二氧化钛的晶粒生长、晶型转化、紫外-可见光响应和抗菌性能的影响。本文还着重探讨了纳米复合TiO2光催化剂的结构机理,提出了异质复合相在纳米TiO2表面“均匀表面吸附”结构模型和结构组元之间“键和约束机制”,合理地解释了本论文试验的结果。同时,确定了适于提高纳米钛系抗菌剂耐温性的异质复合相的选择原则。主要结果如下:液相共沉淀法是形成表面均匀吸附结构,即复合结构的简单而有效的手段。制备过程中的各种因素,如反应方式、反应物浓度、脱水方式、沉淀剂种类、反应温度、滴加速度与搅拌速度、陈化、热处理的温度与时间等都对TiO2纳米晶的高温粉体特性,如颗粒形貌、粒径等产生影响。纳米二氧化钛经Al2O3复合改性后,700-900℃煅烧后为稳定的锐钛矿结构,950-1050℃之间为相对含量不同的TiO2纳米混晶结构,锐钛矿和金红石之间的比例波动在80:20-20:80之间;950℃煅烧后的复合晶晶粒为均匀分散的球状粒子,几乎无团聚现象,粒径平均在20-30nm左右。平皿法定性试验表明,800-950℃煅烧后的纳米晶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能良好,抑菌圈明晰,抑菌圈直径明显超过700℃TiO2纯纳米晶的直径。纳米二氧化钛经Al2O3和硫酸根离子混合复合改性后,锐钛矿到金红石的晶型转变和晶粒生长进一步得到了抑制,800-1050℃煅烧后仍为稳定的锐钛矿结构,粒子为球形,分散均匀,细小,粒径波动在6nm到20nm之间;1050-1150℃之间为不同相对含量的TiO2纳米混晶结构。平皿法定性试验表明,950-1050℃煅烧后的TiO2纳米晶,同样表现出了良好的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗

论文目录

• 0 前言
• 1 文献综述
• 1.1 抗菌陶瓷材料的研究现状与发展趋势
• 1.1.1 银系缓释型抗菌陶瓷
• 1.1.2 纳米钛系光触媒型抗菌陶瓷
• 1.2 强化纳米钛系光触媒抗菌剂吸光性能和光催化效能的途径
• 2粒子的晶型、粒径、表面形态等对纳米TiO₂光催化效率的影响'>1.2.1 TiO₂粒子的晶型、粒径、表面形态等对纳米TiO₂光催化效率的影响
• 2光催化性能的研究状况'>1.2.2 掺杂TiO₂光催化性能的研究状况
• 1.2.3 贵金属修饰
• 1.2.4 半导体复合
• 2系抗菌剂耐热性的研究'>1.3 关于提高纳米TiO₂系抗菌剂耐热性的研究
• 1.4 课题的提出
• 2O₃/TiO₂纳米复合晶的制备及其耐温性能和抗菌性能'>2 AL₂O₃/TiO₂纳米复合晶的制备及其耐温性能和抗菌性能
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 化学试剂及来源
• 2.1.2 仪器设备
• 2.1.3 实验方法
• 2纳米复合晶的表征'>2.1.4 TiO₂纳米复合晶的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2纳米晶高温粉体特性的影响'>2.2.1 合成工艺对TiO₂纳米晶高温粉体特性的影响
• 2O₃异质复合对TiO₂纳米晶晶型转化和晶粒生长的影响'>2.2.2 Al₂O₃异质复合对TiO₂纳米晶晶型转化和晶粒生长的影响
• 2O₃异质复合对纳米TiO₂催化剂的紫外-可见光吸收性能和抗菌性能的影响'>2.2.3 Al₂O₃异质复合对纳米TiO₂催化剂的紫外-可见光吸收性能和抗菌性能的影响
• 2复合纳米晶的结构形态初析'>2.2.4 TiO₂复合纳米晶的结构形态初析
• 2.3 本章小结
• 4^2-/AL₂O₃/TIO₂纳米复合晶的制备及其耐温性能和抗菌性能'>3 SO₄^2-/AL₂O₃/TIO₂纳米复合晶的制备及其耐温性能和抗菌性能
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 化学试剂及来源
• 3.1.2 仪器设备
• 3.1.3 实验方法
• 2纳米复合晶的表征'>3.1.4 TiO₂纳米复合晶的表征
• 3.2 结果与讨论
• 4^2-和Al₂O₃混合复合对TiO₂纳米晶晶型转化和晶粒生长的影响'>3.2.1 SO₄^2-和Al₂O₃混合复合对TiO₂纳米晶晶型转化和晶粒生长的影响
• 4^2-和Al₂O₃混合复合对纳米TiO₂催化剂的紫外-可见光吸收性能和抗菌性能的影响'>3.2.2 SO₄^2-和Al₂O₃混合复合对纳米TiO₂催化剂的紫外-可见光吸收性能和抗菌性能的影响
• 4^2-和Al₂O₃混合复合纳米晶的结构形态初析'>3.2.3 SO₄^2-和Al₂O₃混合复合纳米晶的结构形态初析
• 3.3 小结
• 4 二元半导体复合对纳米二氧化钛晶型转化和晶粒生长的影响
• 4.1 氧化锌复合对纳米二氧化钛晶型转化和晶粒生长的影响
• 4.1.1 试验部分
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.1.3 小结
• 4.2 氧化锡复合对纳米二氧化钛晶型转化和晶粒生长的影响
• 4.2.1 试验部分
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.2.3 小结
• 2O₃复合对纳米二氧化钛晶相转化和晶粒生长的影响'>5 稀土氧化物LA₂O₃复合对纳米二氧化钛晶相转化和晶粒生长的影响
• 5.1 试验部分
• 5.1.1 化学试剂及来源
• 5.1.2 仪器设备
• 5.1.3 试验方法
• 2纳米复合晶的表征'>5.1.4 TiO₂纳米复合晶的表征
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 氧化镧复合对纳米二氧化钛晶型转化和晶粒生长的影响
• 5.2.2 氧化镧复合结构形态初析
• 5.3 小结
• 6 结论
• 本论文创新点
• 今后研究工作的设想
• 博士论文期间发表的文章与申请专利
• 已经发表和接受的论文
• 已投稿论文
• 已申请的国家发明专利
• 博士论文期间完成的研究课题
• 致谢