纳米复合涂料的制备及应用

研究现状等相关内容。第2章介绍了实验材料及研究方法。第3分别将TiO₂/SiO₂纳米粉体和锌镱共掺杂TiO₂纳米粉体应用于苯1近年来，随着家装行业的兴起，人类已进入以室内空气污染为标志的第三代污染时期。室内污染被国际社会公认为是对公众健康危害最大的环境因素。新装修或新建建筑物室内有害气体的含量通常高于室外10～100倍。在我国，随着人民生活水平的提高，室内装修装饰、大量电器产品和空调的普及、多种日用化学品的使用致使室内产生大量的物理、化学、生物以及放射性影响因素，造成室内空气质量严重下降。世界卫生组织(WHO)在20世纪80年代对欧洲的室内空气质量估计认为，有30%的建筑物要发生不良建筑物综合症(SBS)问题，还有30%多可能发生SBS问题。全球每年因室内空气污染导致死亡的人数高达280万人。因此，研究开发经济有效的室内空气净化技术是当前一项重要而紧迫的任半导体多相光催化氧化技术(PCO)作为一种绿色的环境净化技术，在净化空气和水中的微污染物方面展示出强大的应用潜能，日益引起人们广泛关注。因此，针对目前室内空气污染日益严重的现状，利用光催化技术开发具有矿化环境污染物和抑菌杀菌功空气污染治理的新技术和新产品，具有广阔的应用前景和重要的本书针对环境功能涂料制备过程中TiO₂纳米颗粒在水性涂料中极易团聚、分散性差的问题，以提高分散稳定性和提高光催化2纳米复合涂料的制备及应用本书主要介绍了环境净化功能纳米TiO₂内墙涂料的制备技污染治理领域上的推广与应用、深入开展高效低耗的空气污染治理新技术的研发具有重要的理论意义和实用价值。本书介绍的主要研究内容是姜洪泉在哈尔滨工业大学攻读工学博士学位期间在导师王鹏教授的指导下完成并取得的创新性研中科院生态环境研究中心曲久辉研究员、清华大学王建龙教地感谢哈尔滨工业大学绿色化学与技术研究中心的研究生郭晓与支持。本书出版得到哈尔滨师范大学骨干教师资助计划项目的希望本书能对纳米复合涂料的发展和广泛应用起到积极的推2006年3月1 1.3纳米复合涂料的国内外研究现状 1.3.1纳米复合涂料的分类及功能 1.3.2纳米复合涂料的研究发展方向 1.4纳米TiO₂光催化剂的国内外研究现状 1.4.1纳米TiO₂光催化剂 1.4.2纳米TiO₂的制备方法 1.4.3纳米TiO₂光催化氧化的机理与特点 1.4.4纳米TiO₂团聚与分散的机理 1.4.5纳米TiO₂光催化氧化技术在环境工程领域的应用 1.4.6纳米TiO₂的改性技术 1.5纳米环境功能涂料在室内空气污染防治中的应用研究 1.5.1室内空气污染及防治 1.5.2纳米环境功能涂料的应用 标准分享网www.bzfxv免费下载2纳米复合涂料的制备及应用₂.2钆掺杂对TiO纳米粉体的光催化活性的影响 2.2实验仪器和设备 2.3实验方法 2.3.1TiO₂/SiO₂纳米粉体的制备 2.3.2掺杂改性TiO₂纳米粉体的制备 2.3.3TiO₂纳米复合涂料的制备 2.3.4光催化剂的表征 2.3.5光催化剂的分散性及光催化活性评价 2.3.6纳米复合涂料的性能评价 第三章高分散性TiO₂/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征 3.1TiO₂/SiO₂纳米粉体的制备工艺技术研究 3.1.1纳米TiO₂粉体预分散工艺条件的确定 3.1.2纳米TiO₂粉体包覆工艺条件的确定 3.2TiO₂/SiO₂纳米粉体的表征及光催化活性 3.2.4BET比表面和孔结构分析 3.2.5光催化活性 3.3本章小结 第四章高光活性稀土掺杂TiO₂纳米粉体的制备与性能表征 4.1稀土掺杂TiO₂纳米粉体的制备工艺条件优化 4.1.1镱掺杂对TiO₂纳米粉体的光催化活性的影响 4.1.3镨掺杂对TiO₂纳米粉体的光催化活性的影响 4.2稀土掺杂TiO₂纳米粉体的表征及光催化活性 4.2.1稀土掺杂量对TiO₂纳米粉体相变的影响 4.2.2焙烧温度对稀土掺杂TiO₂纳米粉体相变的影响 4.2.3稀土掺杂量对TiO₂纳米粉体表面织构特性的影响 4.2.4焙烧温度对稀土掺杂TiO₂纳米粉体表面织构特性的 4.2.5稀土掺杂对TiO₂纳米粉体表面组成的影响……(91)4.2.6稀土掺杂对TiO₂纳米粉体表面吸光性能的影响 4.2.7稀土掺杂对TiO₂纳米粉体表面光伏特性的影响 4.2.8稀土掺杂对TiO₂纳米粒子光催化活性的影响机制 4.3锌镱共掺杂TiO₂纳米粉体的制备工艺研究 4.3.1锌掺杂对TiO₂纳米粉体的光催化活性的影响 4.3.2锌镱共掺杂对TiO₂纳米粉体的光催化活性的影响4.4锌镱共掺杂TiO₂纳米粉体的表征及光催化活性 4.4.2BET分析 标准分享网.www.bzfxv免费下载4纳米复合涂料的制备及应用4.4.3XPS分析 4.4.4DRS分析 4.4.5SPS分析 4.3本章小结 第五章TiO₂纳米复合涂料的制备与性能表征 5.1TiO₂纳米复合涂料的制备工艺技术研究 5.1.1分散方式对TiO₂纳米粉体分散性的影响 5.1.2分散时间对TiO₂纳米粉体分散性的影响 5.1.3分散液pH值对TiO₂纳米粉体分散性的影响 5.1.4分散剂的种类及用量对TiO₂纳米粉体分散性的影响 5.1.5TO₂纳米粉体的添加量对涂料的光催化活性的影响 5.2TiO₂纳米粉体在涂膜中的分散性能 5.3TiO₂纳米复合涂料的传统性能评价 5.3.1TiO₂纳米复合涂料的耐水性 5.3.2TiO₂纳米复合涂料的耐碱性 5.3.3TiO₂纳米复合涂料的耐洗刷性 5.3.4TiO₂纳米复合涂料的抗老化性 5.4TiO₂纳米复合涂料降解空气中VOC效能 5.4.1TiO₂/SiO₂纳米复合涂料光催化降解苯的动力学规律 5.4.2锌镱共掺杂TiO₂纳米复合涂料对甲醛的光催化降解 5.5TiO₂纳米复合涂料的抗菌性能 第六章锌镱共掺杂TO₂纳米复合涂料杀菌性能研究 6.1锌镱共掺杂TiO₂纳米涂料在自然落菌实验中的杀菌性 6.2锌镱共掺杂TiO₂纳米复合涂膜对低浓度菌液的杀菌性 6.3锌镱共掺杂TiO₂纳米复合涂膜对高浓度菌液的杀菌性 6.4光源对涂膜杀菌性能的影响 6.5温度对涂膜杀菌性能的影响 6.6涂膜中不同粉体填加量对杀菌性能的影响 6.7锌镱共掺杂TiO2纳米复合涂膜的杀菌机理初探 标准分享网www.bzfxv免费下载1涂料的应用开始于史前时代，我国使用生漆和桐油作为涂料至少有4000年以上的历史，秦始皇墓的兵马俑已使用了彩色的涂料，在马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆器。埃及也早已知用亚麻油制备油基清漆，17世纪含铅的油漆得到发展，而且在1762年在波士顿就开始了用石墨制漆，此后工业制漆得到较快的发展。尽管涂料的应用与生产有漫长的历史，但它只能以一种技艺的形式相传，而不能进入科学的领域。这种情况至今还影响着我国最早的涂料所用原料主要是天然的桐油和大漆，因此涂料被自然，现在的涂料已不是旧时的模样了，它已进入科学的时代。涂料第一次和科学的结合是20世纪20年代杜邦公司开始使好的涂料。30年代W.H.Carothes以及其后他的P.J.Flory对高也为现代涂料的发展奠定了基础，此后涂料工业便和高分子科学2纳米复合涂料的制备及应用涂装技术的限制一直到70年代才得到很大发展，80年代涂料发和无溶剂化得到了迅速的发展。90年代关于纳米材料的研究特33事技术的发展又密切的关系。可以说涂料工业的水平是国家现代另一方面起到保护建筑物的作用。在国外，建筑涂料是涂料生产中最大的一种，据1998年资料统计，全世界生产的涂料已达2500万t,其中美国为550万t,俄罗斯为300万t,日本为200万t,德国为180万t,我国为110万t。涂料按用途分为内墙涂料系列、外墙室内装修所使用的涂料基本上有硝基双相型多彩漆、双组分环氧树脂面漆、双组分聚酯面漆等几种类型。其中硝基双相型多彩漆双组分聚氨酯面漆的主要成分有异氰酸酯及环氧醇酸树脂等，双组分环氧树脂面漆由环氧树脂加入各种颜料溶于有机溶剂中制从上述这几种类型涂料的主要成分及组成可以看出，涂料的主要成分多为树脂类有机高分子化合物，在使用时(刷或喷涂),需用稀释剂调成合适粘度以方便施工。这些稀释剂挥发性强，大4纳米复合涂料的制备及应用水”,等等。松香水是石油制品，又叫200号溶剂汽油，属低毒物型涂料约含50%的有机溶剂。涂料的加工和生产产生的有机化合物在人类活动所产生的有机挥发组分(VOC)总量中仅次于交通，居第二位，约占20%～25%,因而涂料中释放出来的VOC被坏。也威胁着工作地点的人员健康和安全，而且施来带来不利的影响。当空气中这些挥发性物质浓度较高时，在最高允许浓度之下(见表1-1)2。55有机溶剂最高允许浓度(mg/mL)有机溶剂最高允许浓度{mg/mL)二甲苯甲苯丙酮松香水松节油苯二氯乙烷氯苯溶剂石蜻油甲醇乙醇丙醇丁醇戊醇醋酸甲酯醋酸乙酯醋酸丙酯醋酸丁酯醋酸戊酯成室内空气质量严重下降。这些污染因素包括有刺激作用的甲对人体产生不良影响，甚至发生各种疾病[3]。世界卫生组织(WHO)在20世纪80年代对欧洲的室内空气质量估计认为，有6纳米复合涂料的制备及应用tion,PCO)作为一种绿色的环境净化技术微污染物方面展示出强大的应用潜能，日益引起人们广泛关降解成CO₂和H₂O,也能氧化分解NOx、H₂S、SO₂等许多无机污针对环境功能涂料制备过程中TiO₂纳米颗粒在水性涂料中第一章绪论7始在涂料中首次引入了水作为溶剂。20世纪70年代以来，由于80年代初以来以美国为中心开发的。通常的低固含量溶剂型涂料固含量为30%～50%,而高固含量溶剂型(HSSC)要求固含量达到65%～85%,从而满足日益严格的VOC限量。在配方过程水基涂料水有别于绝大多数有机溶剂的特点在8纳米复合涂料的制备及应用含量应小于每500mg/kg(以铅计);产品生产过程中不得人为添事实上，现在水基涂料使用量已占所有涂料的一半左右。水基涂料主要有水溶性、水分散性和乳胶性3种类型。由于水溶性(1)水分散型涂料水分散型涂料实际应用面相对大一些，是通过将高分子树脂溶解在有机溶剂-—水混合溶剂中而形成。制备的第一步是用胺中和树脂中的酸，第二步是加水稀释。实际应用时粘度一般在0.1Pa·s,水分散型涂料的固含量为20%~30%。尽管固含量不是很高，但由于水的引人，VOC的降低和提高固含量，同时保证其性能。所以水分散型涂料是今后的发展方(2)乳胶型涂料高分子乳胶广泛应用于建筑涂料，其优点膜温度。但这样做的一个副作用是引进了少量的VOC挥发物。近20年来的有关研究，出发点是在室温下成膜的同时，高分子粒使Tg得到提高，同时可免除凝结剂的使用，使VOC尽可能的低。另一个潜在的改进措施是使用粒径非常小的高分子粒子，纳米级了固含量高达30%～35%、乳化剂含量为1%～1.5%、粒径小于20nm的含反应性官能团的丙烯酸酯类微乳胶。初步测试表明其(3)水溶性高分子涂料通常使用的水溶性高分子涂料主要99(2)能量束固化型涂料这类涂料之中多数含有不饱和基团(3)单液型无溶剂涂料分子量小于700,在25℃时粘度小适的交联剂。若以异氰酸酯树脂作为交联剂，VOC可降低至10纳米复合涂料的制备及应用8g/L;但使用前需为双液型，而且异氰酸酯树脂在处理时危害较大。用三聚氰胺树脂作为交联剂则可得到单组分型液体无溶剂涂产生被视为VOC的醇类化合物，因而并未能做到绝对的无溶剂。(4)水稀释型无溶剂型涂料为能在配方中使用更多的固化剂，一个巧妙的方法是加人少量的水。前述体系中的水达20%。通常加入5%～15%的水即可降低粘度40%～60%。因此这种新的配方称之为“水稀释型无溶剂型涂料”。它和前面提到的一般涂料的研究和发展方向越来越明确，就是寻求VOC不断降宽度多为1～3mm。由于普通的外墙涂料大多属于刚性材料，不料也会随之断裂，雨水经过渗透腐蚀墙面，同时涂膜也会受到卷长率。从而可以适应建筑物表面产生的裂纹而使涂膜保持完好，弹性乳液大多是通过乳液聚合方法采用自由基引发共聚而(内含大量的链段)和链上各自键的自由旋转性，当拉伸聚合物度，这是因为涂层抗基层龟裂宽度与涂膜厚度成正比(见表1-12纳米复合涂料的制备及应用用作底涂的弹性涂料的涂膜要求具有很高的粘结强度，可以很好地相粘连，起到架桥过渡作用。底涂的弹性乳液应该粒径分性基团附着较好的乳液合用。制成的底涂料粘度应低些，涂膜要杀虫内墙装饰乳胶漆杀虫内墙装饰乳胶漆是由浙江省温州市青蛙化学有限公司生产，中国科学院上海昆虫研究的20min左右全部死亡；对人畜无害。青蛙漆作为一种含有生物熏杀，即青蛙漆干燥涂膜表面能不断析出或者渗出无数肉眼见不存。与杀虫药物飘浮于空气中杀虫的方法相比，其杀虫机理对人1.3纳米复合涂料的国内外研究现状比较高的领域。在纳米复合建筑涂料方面，欧美等地区比较重视材料。日本松下电器公司研究所开发了适用于电器外壳的树脂基纳米氧化物复合的静电屏蔽涂料，与传统的树脂基碳黑复合的涂料相比，树脂基纳米氧化物复合涂料具有更为优异的静电屏蔽性司也已经开发成功了高性能的纳米复合乳胶漆。杜邦公司和Al-tar公司可以生产不同规格的涂料用纳米TiO₂。量都较低。纳米技术的研究应用为我国建筑涂料的研究开发提供了一个追赶世界领先水平的契机。纳米颗粒在此体系中，以其独效应和表面界面效应，大幅度提高了涂料产品涂膜的耐水擦性以以满足多领域的特定要求。据报道，国内一些开发机构已经推出了一些纳米复合涂料产品。比如北京纳美公司新近推出一系列纳米复合抗菌建筑涂料；北京工业大学环境与能源工程学院与北京紫外光云科技有限公司新近研制成的一种纳米光催化涂料；江苏海天邦纳米材料有限公司开发的纳米复合内墙涂料等。但是与在基础研究阶段。在纳米材料的开发，纳米粒子在涂料中的分散14纳米复合涂料的制备及应用散射理论，可透过可见光和散射波长更短(200~400nm)的紫外光。这表明这种TiO₂具有透明性和散射紫外线的能力。普通更强，它既能散射又能吸收紫外线，屏蔽紫外线的能力很强(。子能转化为热能，从而增加了对电磁波的吸收。美国研制出的 (5)效应功能纳米TiO₂是一种重要的新型无机效应颜料，由美国Inmont公司于1985年开发成功，1987年便应用于轿车工2:1,其含量可达1%~2%,涂料的最高颜基比为1:5,颜料总含量汽车面漆，它是采用多种纳米金属粉体材料与进引国外先进纳米金属汽车面漆制作技术相结合研制成功的新一代高级汽车涂料，键问题是如何保证纳米微粒在涂料中的有效稳定分散和纳米微粒在涂料中的贮存稳定性。纳米微粒如果分散不好，不仅达不到预期的目的，还有可能破坏涂料系统的稳定性。如果纳米微粒在涂材料应用于涂料是其应用的又一拓展。它的应用将成为涂料向高用极有可能给传统的涂料带来一场革命。纳米复合涂料已成为涂1.4纳米TiO₂光催化剂的国内外研究现状其中金红石和锐钛矿型TiO₂应用较广。它们均属四方晶系。金红石型和锐钛矿型TiO₂晶胞中分子数分别是2和4。晶胞参数分18纳米复合涂料的制备及应用面将占40%,粒径为2nm时，表面的体积百分数增加到80%(见原子数/个521的量子尺寸为5~6nm,而PbS的量子尺寸为18nm。对于TiO₂,宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿介电限域效应纳米粒子的介电限域效应较少被纳米TiO₂粉体是一种新型的无机材料，具有非常广泛的用(1)TiCl₄氢氧火焰水解法该法与气相法生产白炭黑的原理类似，是将TiCl,气体导人氢氧火焰中(700℃~1000℃)进行气相TiCl₄(g)+2H₂(g)+OTiOHCl博特公司和日本的Aerosil公司等采用这种方法生产超细TiO₂粉体。采用这种工艺制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混合型经成熟，近20多年来已很少有这方面的专利申请。该工艺的特点(2)TiCl₄气相氧化法这种方法与氯化法制造普通金红石型利用N₂携带TiCl₄蒸汽，经预热到435℃后经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器，O₂经预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进入反应器，TiCl₄和O₂在900℃~1400处于实验室小试阶段，该工艺的关键是要解决喷嘴和反应器的结构设计及TiO₂粒子遇冷壁结疤的问题。这种工艺的优点是自动22纳米复合涂料的制备及应用(3)钛醇盐气相水解法该工艺最早是由美国麻省理工学院nTi(OR)₄(g)+4nH₂O→nTi(OH)₄(snROH将钛醇盐蒸气和水蒸气分别导入反应器的反应区，进行瞬间混合和快速水解反应；通过改变反应区内各种蒸气的停留时间、摩尔状。这种制备工艺可以获得平均原始粒径为10nm～150nm,比表面积为50m²/g~300m²/g的非晶型纳米二氧化钛。这种工艺的(4)钛醇盐气相分解法该工艺以钛醇盐为原料，将其加热nTi(OC₄H₉)₄(g)→nTiO₂(s)+2nH₂O(g)+nC日本出光兴产公司利用钛酸盐气相分解法生产球形非晶型纳水蒸气，分解温度以250℃~350℃为宜，钛醇盐蒸气在热分解炉的停留时间为0.1s~10s,其流速为10mm/s～1000mm/s,体积分数为0.1%～10%;为提高所生产纳米二氧化钛的耐候性，可向热分解炉同时导入易挥发的金属化合物(如铝、锆的醇盐)蒸气，(1)TiCl,碱中和水解法以氯化法钛白粉厂的精制为原料，化钛水合物经洗涤、干燥和煅烧处理后即得纳米二氧化钛产品。美国的Tioxide公司便利用这种方法合成针状金红石型纳米二氧化钛产品。日本原产公司生产的TTO系列纳米二氧化钛产品可纳米二氧化钛产品。这种工艺的突出优点是原料来源广，产品的(3)钛醇盐水解法该法为溶胶-凝胶法的一种，以钛醇盐(4)水热合成法近年来，将微波技术和电极埋弧等新技术景的纳米二氧化钛合成技术之一。其基本操作是：在内衬耐腐蚀材料的密闭高压釜中加入纳米二氧化钛得前驱体(充填度为60%24纳米复合涂料的制备及应用~80%),按一定的升温速度加热，待高压釜达所需的温度值，恒和化学环境。水热法制备的纳米二氧化钛粉体具有晶粒发育完(5)胶溶-萃取法胶溶-萃取法为相转移法的一种，其化(6)W/O微乳法微乳法制备纳米TiO₂是近年来研究较多表面处理等技术来减少颗粒之间的团聚。只要严格控制工艺条26纳米复合涂料的制备及应用~25nm。等)获得超细粒子空间成核和生长。傅鹤鉴等用CO₂脉冲激光聚粒子。Yukio等采用强光离子束蒸发法制备了纳米TiO₂球型颗粒。在距钛靶330mm处收集到粒径4nm～nm的禁带宽度为3.2eV,在能量大于其禁带宽度的光，如紫外光的辐射下，价带上的电子获得光子的能量，产生光电效应跃迁至导带中，形成光生电子(e"),而价带中相应地形成光生空穴(h*)[30-32],如把分散在溶液中的每一颗TiO₂粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应产生电子及空穴在电场的作用下分别迁移到TiO₂粒子表面等不同位置[3]。在TiO₂表面光生电子e易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴则可氧化吸附于TO₂表面的有机物或先氧化H₂O分子形成·OH自由基，在TiO₂水悬浮液中，0H-、水分子及有机物本身均可以充当光致空bandhebandgOH+Org(有机物)→L→CO₂+H₂Oh⁴+0rg(有机物)→L→CO₂+H₂O治理的加强，二氧化钛的光催化应用研究将会显得越来越重第一章绪论原子键合的倾向。颗粒的凝聚过程可看作是小粒子的结合力不断形成，体系总能量不断降低的过程。该过程可以从热力学角度分表面自由能的过程，即粒子团聚过程，为自发过程，具体分析如设凝聚前粉体总表面为Ap,凝聚后为Ac,单位面积的表面自由能为γ,则分散状态体系的总表面能为Go=γA。,凝聚状态体由分散状态变为凝聚状态总表面自由能的变化为△G=Gc-分散的粒子一有条件就要凝聚。实现粉体凝聚的推动力在干粉状态下为范德华力，在溶液中则应归之为布郎运动与范德华力的共同作用。该过程如图1-2所示。步发生原子间的键合而导致生成团聚粒子。两分子间范德华位能表示为φA=-NX⁶,式中X为分子间距，λ为率，为特征频率的引力常数。由该式出发，可设想通过改变λ或改变X来减小范德华引力。用有机改性剂处理，主要是通过有一30纳米复合涂料的制备及应用作主要是改变λ值大小，即通过表面分子性质的改变而降低引为1.937×10-10m和1.964×10-TiO它可作为广义碱与改性剂结合，从而完成对TiO₂的表面改性处原反应，生成CO₂、H₂O及无毒的无机物，也可使污水中染料褪合离子的分离。同时TiO₂作光催化剂，当金属离子接触其表面7H₂O溶液后失活率增至99%。实验证明·0H自由基进攻病毒在TiO₂超细粉未的悬浮体系中用紫外光照射10min后可将恶性32纳米复合涂料的制备及应用TiO₂光催化剂在空气净化方面的应用环境有害第一章绪论1.4.6纳米TiO₂的改性技术以提高纳米TiO₂分散性为目的的改性技术(1)利用有机化合物对TiO₂进行表面处理有机物分子中具有一定刚度的碳键可以阻止颗粒的相互接近，以达到阻止凝聚的目的。同时利用有机物分子中的官能团在TiO₂粉体表面的吸附或化学反应对颗粒表面进行局部包覆，使颗粒表面产生新的功能层。如未经表面处理的纳米TiO₂表面是亲水性的地分散于防晒化妆品中的其它基质材料中去。为改善纳米TiO₂地发挥吸收紫外线的功能，对纳米TiO₂进行表面改性。由于表面有机官能团的出现，改性后表面一般呈亲油性5。如用二甲基硅氧烷采用高压喷雾法进行表面处理，即将TiO₂超细得了吸收紫外线能力很强、透明度很高的改性纳米TiO₂,这种改定生[52]用偶联剂钛酸丁酯对亲水性TiO₂粒子进行预处理，使TiO₂粒子表面由亲水性转变为憎水性，制得了TiO₂-PMMA复合(2)利用无机化合物对TiO₂进行表面包覆利用无机化合物性的目的5]。超细颗粒表面包覆机理，特别是关于TiO₂无机包覆机理研究主要有以下几种观点：(a)库仑静电引力相互吸引机34纳米复合涂料的制备及应用SiO₂包覆TiO₂的机理，提出了溶胶-吸附-凝胶-成膜机制，把SiO₂以羟基形成牢固地键合在TiO₂表面，它不是单纯的物理包第一章绪论带隙(E,=3.2eV),只能利用约占太阳光3%～5%的波长小于外，光生电子和空穴的复合几率较高，导致量子化效率极低[。这两方面的不利因素大大制约了纳米TiO₂光催化氧化技术在环(1)TiO₂光催化剂的负载技术提高半导体催化剂的效率，36纳米复合涂料的制备及应用在金属-半导体界面肖特的复合。图1-3是金属-半导体体系在肖特基势垒下电子捕获产生不利影响。如Fe³+掺杂的TiO₂提高了将NO₂氧化为NO₃WO,[]这些半导体都表现出了高于单个半导体光催化活性的性质。以TiO₂-CdS为例，图1-4是TiO₂-CdS偶合体系电荷转移CdS(Eg=2.5eV)可被波长短于500nm的可见光激发，但TiO₂(Eg=3.2eV)只能被波长短于387nm的紫外光激发。如果38纳米复合涂料的制备及应用上的电子跃迁到导带上，CdS受激后价带产生的空穴保留在CdS上，而电子迁移到比CdS导带电势更负的TiO₂的导带上。由于电子从CdS迁移到TiO₂上增加了电荷分离，被分离的电子和空穴可以自由地转移给半导体表面上的吸附物质而发生氧化还原反应。(4)TiO₂光催化剂的光敏化技术常用的宽带隙半导体的吸收阈值一般小于400nm,TiO₂对太阳光的利用率大约只有4%,因此如何拓展TiO₂光催化材料的激发波长是TiO₂光催化材料的一个重要研究内容。将有色的有机和无机化合物经化学吸附或物理吸附的方式吸附在高比表面的TiO₂半导体光催化剂上，使宽能隙时也能扩展激发波长范围到可见光区。这些光活性物质在可见光下有较大的激发因子，只要活性物质激发态电势比半导体导带电过程如图1-5所示。(0X725),敏化后的TiO₂的光响应扩展到可见区λ=450nm。1.5纳米环境功能涂料在室内空气污染防治中的应用研究现状室内环境是指采用天然材料或人工材料围隔而成的小空间，是与外界大环境相对分隔而成的小环境。人的一生大约有70%~90%的时间是在室内度过的，因此，在一定意义上，室内环境对人们的生活和工作质量，以及公众的身体健康影响远远超过室外见摸不着而往往被忽视。很多人抱怨长期在室内环境中，特别是建筑物综合症"。病态建筑物综合症直接影响到人体健康及效率，甚至危及人们生命安全。这是由于室内空气中存在着由隐藏的污染源所散发的多组份、低浓度、长时间污染所产生的综合作国外早在20世纪60年代末期就出现了关于窒内空气质量问题的报道。20世纪80年代开始，美国、日本、加拿大和欧洲各国40纳米复合涂料的制备及应用室内空气污染引发的三种疾病名称，即病态建筑综合症(Sick20世纪80年代，中国的预防医学工作者开展了有关室内空等20多种挥发性有机物，其中甲醛和苯的检出率高达100%,而5~15倍。调查结果表明，新装修的房间挥发性有机物污染更为对于已经污染的室内空气采用室内空气净化是一种最有效的途等多种型号的汽车。此洁涂层表面高度亲水(耐污),在阳光作用下能分解有害物质(净化空气);矿棉吸声板表面防护剂及石材渗透防护剂涂层防色素42纳米复合涂料的制备及应用果良好，在太阳光下降解率高达97%,同时还可降解大气中的其研究尚处于起步阶段，大部分研究特别在我国还停留在实验室阶快研究开发环境适应型涂料，充分发挥纳米材料的耐候性、装饰44纳米复合涂料的制备及应用第二章实验材料及研究方法实验中使用的主要试剂如表2-1所示。试剂名称纳米二氟化钛锐钛矿相占95%,颗江苏海河纳米科技股份有粒粒径为30～50nm,限公司比表面积54.55m²/g三乙醇胺分析纯沈阳新西试剂厂聚乙二醇600/20000化学纯日本进口分装中国医药公司经销聚丙烯酸铵(5027)工业用德国汉高产品工业用德国汉高产品工业用德国汉高产品硅酸钠分析纯天津市化学试剂厂碳酸铵分析纯天津市化学试剂厂氢氧化钠分析纯北京益利化学品公司钛酸四丁酯分析纯北京市中联特化工有限公司无水乙醇分析纯中国莱阳市双双化工有限公司第二章实验材料及研究方法45续表试剂名称生产厂家亚甲基蓝分析纯天津市天新精细化工开发中心氧化锌基准试剂氧化镨高纯天津市光复精细化工研究所氧化钆分析纯中国医药集团上海化学试剂公司氧化镱高纯天津市光复精细化工研究所聚苯乙烯-丙烯酸乳液工业用北京亚科力化工有限公司牛肉青生化试剂北京奥博星生物技术有限公司蛋白胨生化试剂北京奥博星生物技术有限公司琼脂生化试剂北京奥博星生物技术有限公司大肠杆菌哈尔滨市医科大学实验中使用的主要仪器和设备如表2-2所示。仪器名称型号生产厂家天津市材料试验机厂实验式分散乳化机上海索维机电设备有限公司精密PH计PH-3C上海雷磁仪器电热鼓风干燥箱CS101-1重庆实验设备46纳米复合涂料的制备及应用仪器名称型号生产厂家数显恒温水浴锅离心机电动搅拌器高压蒸汽灭菌锅马弗炉恒温培养箱紫外/可见分光光度计气相色谱仪紫外灯紫外灯JJ-1SX2-12-12XRF-1800Autosorb-1天津秦斯特仪器有限公司上海浦东光学仪器厂江苏省金坛市国胜实验仪器厂上海佳胜实验设备有限公司江苏宜兴市前锦炉业设备厂天津泰斯特仪器有限公司上海精密科学仪器有限公司上海仪器分析总厂锦州市光学医疗仪器厂nm)锦州市光学医疗仪器厂日本电子光学株式会社日本岛津公司美国物理电子公司日本岛津公司美国Quantachrome公司美国Perkin-Elmer公司吉林大学研制表面光电压仪SPSTiO₂/SiO₂纳米粉体的制备工艺流程见图2-1。在100mL蒸润湿剂-436和几滴消泡剂-第二章实验材料及研究方法47pH调节剂将20mLTi(OBu)₄在搅拌条件下缓慢滴加到60mL无水乙醇溶液在剧烈搅拌下缓慢地滴加到A溶液中，形成淡黄色透明溶胶，将该溶胶放置数日得到其凝胶。在80℃下干燥12h,形成松48纳米复合涂料的制备及应用2h,制得镱掺杂TiO₂纳米粉体。和Yb₂O₃共同作掺杂剂，制得锌镱共掺杂的TiO₂纳米粉体；不加2.3.3TiO₂纳米复合涂料的制备纳米粉体的有效和稳定分散是制约纳米粉体在涂料中应用的关键问题。为了提高纳米粉体的分散性，解决纳米粉体的团聚问纳米分散浆液的制备采用研磨分散，将改性TiO₂纳米粉体分散于水中，加入定量的分散剂、润湿剂436和消泡剂A10,并用AMP-95调节pH值，搅拌1h,制成纳米分散浆液。实验流程如图2-2所示：分散剂+润湿剂436+水 TiO₂纳米复合涂料的制备制成纳米分散浆液低速搅拌过程中加入0.7g流平剂620水溶液和0.5g成膜助剂第二章实验材料及研究方法49C40,并加入0.2g消泡剂A10和0.5g增稠剂DSX3116搅拌均匀，最后用AMP-95调节乳液的pH值至8.0,得TiO₂纳米复合涂料。实验流程如图2-3所示：流平剂620增概剂DSX3116AMP-95调节PH值搅拌1hXRD分析采用日本岛津ShimadzuXRD-6000阳极，Kα射线(λ=0.15418nm),石墨单色器，加速电压为50kV,电源电流为40mA,扫描速度为5°(20)/min,取数间隔为XRF分析采用日本岛津XRF～1800型X射线荧TEM分析用日本电子公司JEOLTEM-1200EXXPS分析采用美国物理电子公司PHI5700X射线光电子能谱(XPS)仪测试粒子的表面元素组成和元素化学状250W,加速电压为12.5kV;成分分析采用固定通过能模式，通过能为187.85eV,价态分析中的通过能为29.35eV;采用污染碳C1s(Eb=284.62eV)作荷电校正标准。900型UV-Vis-NIR分光光度计在波长200～800nm范围内采用Labsphere积分球以漫反射方式测试样品的UV-Vis漫反射谱SPS分析采用吉林大学研制的表面光电压仪测试样品的表面光电压谱(SPS)。2.3.5光催化剂的分散性及光催化活性评价光催化剂的分散性评价稀分散液的分散性评价方法如下：称取0.050g样品于100mL蒸馏水中，超声分散5min,静置48h,取上清液10mL,在波长604nm处测吸光度，吸光度值越大，分散性越好。浓分散液的分散性评价方法如下：称取20g样品于100mL蒸馏水中，砂磨1h,再超声分散5min,分散后的浆液加入到10mL比色管中至刻度线，分散液静置120h稳定后，记录悬浮液分层的沉降体积v,按式(2-1)计算分散度f。光催化剂的光催化活性评价溶液颜色的去除说明发色基团被破坏，而COD的去除表明化合物的彻底矿化，故以亚甲基蓝(MB)的脱色率和COD的去除率来评价光催化活性。以第二章实验材料及研究方法℃,将三块试板放人其中，并使试板长度2/3浸泡于水中。96h(2)涂料的耐碱性测定将制备的纳米复合涂料按GB9271规然后将试板面积的2/3浸人温度为23±2℃的饱和氢氧化钙溶液(3)涂料的耐洗刷性测定按国标GB9266-88将实验样板涂52纳米复合涂料的制备及应用度为0.5%的洗衣粉溶液(pH为9.5～10),洗刷次数大于1000次纳米复合涂料对空气中苯和甲醛的处理采用自制的改性TiO₂纳米复合粉体作为光催化剂制备环境功能纳米复能涂料的玻璃板放入自制气-固相光催化反应器(见图2-4)中，使气体在反应系统内循环并达到吸附平衡。挖制一定的反应温53(1)苯的测定苯浓度检测在GC112A型气相色谱仪上进行，色谱柱为30m×φ0.53mm弹性石英毛细管柱AC20-1.0(聚乙二醇),柱温60℃,检测器200℃;汽化室100℃;高纯氮作载气，流量35mL/min;燃气为H₂,流量35mL/min;助燃气为O₂,流量350mL/min;尾吹流量35mL/min;分流比为5:1。取待测气体1.0mL直接进样(每个浓度标样平行测三次),以保留时间定性，外标法峰面积定量。(2)甲醛的测定根据《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)我们选择了酚试剂比色法(MBTH)测定甲醛。酚试剂分光光度法(GB/T18204.26-2000)原理如下：空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物。优点。分析步骤如下：采样50mL,用10mL具塞比色管中装有的5采样的吸收液作试剂空白，测定试剂空白的吸光度(A。);利用式(2-2)计算空气中甲醛的浓度。A一样品溶液的吸光度；B,—计算因子，3.4329ug/吸光度V,一换算成标准状态下的采样体积，L纳米复合涂料的抗菌性评价(1)培养基的制备分别称取蛋白胨和氯化钠所需量(见表2-3),置于烧杯中，加入所需水量的2/3左右的蒸馏水，用玻璃棒挑取牛肉音置于另一小烧杯中，加热融化，倒入上述烧杯中。将烧杯置于石棉网上加热，并用玻璃棒搅拌均匀，用NaOH溶液调pH值至7.2。然后，将另外1/3加入到烧杯中，补充水量。再将所需量的琼脂，加热融化，并补充失水。将培养基分装入三角瓶中并加塞和包扎。在121℃下，高压灭菌20min。表2-3.牛肉青蛋白胨培养基的配置成分牛肉膏/g蛋白胨/g氯化钠/g58(2)自然落菌实验将样品涂料与空白涂料均匀涂于培养皿中(平行做三份),室温下放置48h凉干，然后在紫外灯下灭菌30min,最后放置于室内通风不良处，自然光照射条件下保持一定时间(6h、24h)后，加入已灭菌的牛肉膏蛋白胨制成的营养培养基，边加边摇晃，加入量以刚刚覆盖瓷砖为宜，于恒温培养箱中37℃恒温培养24h后，记录其菌落数，计算杀菌率：式中α-杀菌率；A-空白瓷砖表面的菌落数；B-纳米TiO₂样品瓷砖表面的菌落数。(3)人为接菌实验人为接菌实验的工艺流程如图2-5所37℃培养24h37℃培养24h24h,连续传代至第三代作为试验用菌种。将至装有液体培养基的三角瓶中(三角瓶中放入一定量的玻璃珠),56纳米复合涂料的制备及应用菌落计数，即依次制得10-¹~10-6不同浓30～300个之间，则应视二者的菌落数之比来决定。若比值小于有稀释度的平均菌落数都大于300,则应按稀释倍数最大的平均菌落数乘以稀释倍数报告；若所有稀释度的平均菌落数都小于有稀释度的平均菌落数均不在30～300之间，则按最接近30或不同稀释度的平均菌落数两个稀释度菌落数之比菌落总数报告方式不同稀释度的平均菌落数两个稀释度菌落数之比第二章实验材料及研究方法57不同稀释度的平均菌落数两个稀释度菌落数之比不可计不可计不同稀释度的平均菌落数两个稀释度菌落数之比不可计不可计种枪吸取1.0ml菌悬液(吸取前要摇匀菌悬液)于准备好的盛有(2)高浓度菌液将涂有空白涂料和样品涂料的平皿置于无58纳米复合涂料的制备及应用枪吸取1.0ml菌悬液(吸取前要摇匀菌悬液)于准备好的盛有9理论上可以认为高度稀释时每个活的单细胞均能繁殖成一个菌第三章高分散性TiO₂/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征59粉体的制备与性能表征的充分发挥[。表面改性是提高效能和拓展应用领域的有效途的等电点在pH4左右[],用SiO₂包膜可降低TiO₂的等电点pH60纳米复合涂料的制备及应用保证纳米TiO₂颗粒处于单分散状态是进行有效包覆的前提条件。实验以商品TiO₂纳米粉体(锐钛矿相95%,金红石相4%)分散剂及其用量的确定不同结构的有机分散剂在纳米TiO₂的表面作用方式不同，对纳米TiO₂在水中的分散性影响也不同。不同分散剂及其用量对纳米TiO₂在水中分散性的影响如图3-1所示。结果表明，对于纳米TiO₂粉体，分散剂用量在1%～3%(以围双电层间的相互排斥作用是决定TiO₂颗粒在水中的分散稳定散稳定性；非离子型有机分散剂在TiO₂颗粒表面的吸附作用较散剂5027用量为2%(wt)。第三章高分散性TIO2/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征61pH值对纳米TiO₂分散性的影响分别以H₂SO₄和NaOH溶液作pH值调节剂，考察pH值对纳米TiO₂分散稳定性的影响，结果如图3-2所示。由图3-2可见，当pH值为4.0DLVO理论，影响水相分散液稳定性的重要因素是颗粒表面的的分散稳定作用8。在TiO₂等电点pH值4.0左右，颗粒之间的pH3.1.2纳米TiO₂粉体包覆工艺条件的确定中和时间对改性纳米TiO₂分散性的影响在不同中和时间下制备的TiO₂/SiO₂纳米粉体的分散性如图3-3所示。中和时间/h包覆温度下制备的TiO₂/SiO₂纳米粉体的分散性如图3-4所示。图3-4包覆温度对TiO₂/SiO₂纳米64纳米复合涂料的制备及应用包覆，成膜连续致密，在一定程度上封闭了TiO₂表面的部分光催定或不能成膜。因此，可根据对其光催化活性的不同要求来控制包覆剂用量对改性纳米TiO₂分散性的影响分别在23℃和80℃下，控制包覆剂的不同用量制备的TiO₂/SiO₂纳米粉体的分散性如图3-5所示。由图3-5可见，Na₂SiO₃用量为分散性将降低。Na₂SiO₃用量主要控制TiO₂颗粒表面硅膜的厚Ne₂SiO₃用量1%第三章高分散性TiO2/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征65散性。因此，确定Na₂SiO₃用量为6%(wt)。pH陈化液pH值对改性纳米TiO₂分散性的影响在不同pH值下陈化，制备的纳米TiO₂/SiO₂粉体的分散性如图3-6所示。结果表明，陈化液pH值在9.0左右有利于改性粉体在水中分散。保持颗粒处于单分散状态是有效包覆的前提，在3.1.1.2中我们知道碱性介质有利于TiO₂纳米颗粒分散，由于颗粒表面硅膜的形成是一个溶胶-凝胶过程，需要纳米TiO₂在此过程中保持良好的分散状态。如果控制陈化液pH小于8.0,离纳米TiO₂操等人在研究中发现pH能是酸性条件对包硅表面的缩合硅酸存在一定影响。因此，确定陈化液的最佳pH值为9.0左右。66纳米复合涂料的制备及应用图3-7为不同工艺条件下制备的和未包覆的TiO₂纳米粒子从图3-7可以看出，表面处理前后TiO₂的相结构未发生变金红石型占4%;图3-7中包覆样品的XRD谱图未出现SiO₂的第三章高分散性TO₂/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征67表3-1不同工艺条件下制备的和未包覆的TiO₂为了考察制备工艺的包覆效率，对改性粉体进行了XRF分析。不同工艺条件下制备的TiO₂纳米粉体的XRF数据见表3-表3-2不同工艺条件下制备的TiO₂样品由表3-2可知，实验确定的工艺均能将二氧化硅有效地包覆在TiO₂纳米粒子的表面，样品TiO₂/SiO₂-23-2的包硅效率为94.50%,明显高于样品TiO₂/SiO₂-23-6的包硅效率78.17%,样品TiO₂/SiO₂-80-6的包硅效率77.00%略低于前者，以上结果明显优于文献值30%[78]。结果表明，中和时间对包硅效率影68纳米复合涂料的制备及应用图3-8为不同工艺条件下制备的和未包覆的TiO₂纳米粒子径为40～50nm,在TEM电镜下可以明显地看出未包覆的TiO₂颗TiO₂纳米粒子的TEM照片为6%的粉体颗粒略大于2%的粉体颗粒。然而，由表3-1已经第三章高分散性TO₂/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征69结合XRD谱图可知包覆粉体颗粒增大是由表面包覆的非晶态水O₂-80TiOSiOTiOSiOTiO3.1.2中利用沉降性实验得到的结论一致。结果表明，控制适宜3.2.4BET比表面和孔结构分析不同工艺条件下制备的和未包覆的TiO₂纳米粒子的氮吸附-脱附等温曲线如图3-9所示。由图3-9可见，各种粉体的吸TO₂纳米粒子的氮吸附-脱附等温曲线70纳米复合涂料的制备及应用样品比表面/(m²/g)孔容/(cm³/g)表面和孔结构参数见表3-3。由表3-3可见，与未包覆粉体的比表面54.6m²/g相比，包覆粉体的比表面积均有不同程度的减6粉体的比表面45.5m²/g和孔容0.074cm³/g大于TO₂/SiO₂-23-6粉体的比表面42.9m²/g和孔容0.070cm³/g,而TiO₂/SiO₂-80-6粉体的平均孔nmTiOSiO体的平均孔径6.57nm,这说明包覆温度对包覆粉体的孔结构有第三章高分散性TiO₂/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征71不同工艺条件下制备的和未包覆的TiO₂纳米粒子的光催化活性如表3-4所示。TiO₂纳米粒子的光催化活性比光活性由表3-4可见，与未包覆TiO₂粉体相比，包覆粉体对MB的始浓度为2.8×10-⁵mol/L的MB溶液，在15W紫外灯下照射100min,单位质量的各种粉体对MB溶液的光催化降解脱色活性TiO₂/SiO₂-80-6;对初始浓度为1.12×10mol/L的MB溶液，在15W紫外灯下照射24h,各种粉体对MB溶液的脱色率都在97.7%以上，未包覆的粉体对MB溶液的脱色率最高，接近100%,大，未包覆的粉体对MB溶液的COD的去除率最高，达到67.7%,TiO₂/SiO₂-80-6粉体对MB溶液的COD的去除率最低，仅为18.3%,从COD的去除率也可以明显看出各种粉体的光催化活性SiO₂-80-6;显然，降解过程中MB溶液的COD去除率明显低于23-6和TiO₂/SiO₂-23-2纳米功能粉体适用于对抗粉化性要求第三章高分散性TIO2/SiO₂纳米粉体的制备与性能表征73较低。(3)以改性TiO₂粉体的分散稳定性为评价指标，通过实验确定了最佳包覆工艺条件：分散剂5027用量为2%(wt);分散液pH值为9.5左右；中和时间为2h;包覆温度根据对其光催化活性的不同要求可控制为23℃或80℃;Na₂SiO₃用量为6%(wt);陈化液pH值为9.0左右。>TiO₂/SiO₂-23-2>TiO₂/SiO₂-23TiOSiOSiO₂-23-6和TiO₂/SiO₂-23-2纳米功能粉体适用于对抗粉化性要求较低的内墙涂料，TiO₂/SiO₂-80-6纳米功能粉体适用74纳米复合涂料的制备及应用第四章高光活性稀土掺杂TiO₂纳米粉体的制备与性能表征的反应和体相反应4个顺序相连并相互影响的步骤。TiO₂中掺掺杂提高纳米TiO₂光催化活性的研究已有大量报道，例如，离子的种类和用量强烈地影响催化剂表面或晶格中光生e-/h的复合几率和界面电荷转移效率。Gd³+具有半充满的f特殊第四章高光活性稀土掺杂TIO₂纳米粉体的制备与性能表征7576纳米复合涂料的制备及应用表面光吸收性能等方面探讨RE³+掺杂对TiO₂纳米粉和焙烧温度对纳米TiO₂光催化活性的影响。利用XRD、BET、XPS、DRS和SPS技术研究锌镱共掺杂对TiO₂纳米粉体相结构、4.1稀土掺杂TiO₂纳米粉体的制备工艺条件优化在600℃焙烧2h制得镱掺杂量(以Yb³+/TiO₂质量比计)分别为0、0.0625%、0.125%、0.250%、0.500%的TiO₂纳米粉体的光催化活性如图4-1所示。图4-1表明，粉体的吸附性能顺序为：0>0.0625%>0.500%>0.250%>0.125%,即镱掺杂量为苗去除率%苗去除率%能促使催化剂表面酸性与正电性增强，而有机底物MB的分子中S带正电荷使表面酸性增加或表面正电性增加[10],由于静电作部分原因也可能是掺杂粉体较易发生团聚所致。这说明粉体表面的化学组成是影响其吸附性能的决定因素，只有对化学组成相同于纯TiO₂的，当镱掺杂量为0.125(wt)%时，粉体最高，MB溶液的光催化降解率为54.94%;增大或减小掺杂量，都强复合粉体的光催化活性。然而，掺杂离子超过一定量，沉积在TiO₂表面的稀土元素会阻碍能量的传递，成为电荷载流子的复合中心，导致光催化活性降低，"。因此，存在一个最佳镱掺杂一一总去除率——吸附去除率--光催化脱色率(wt)%镱掺杂TiO₂纳米粉体的光催化活性如图4-2所示。图4-2表明，粉体的吸附性能顺序为：400℃>500℃>600℃>700吸附性能降低。由图4-2可知，掺杂粉体的光催化活性顺序为：600℃>500℃>700℃>400℃,在600℃焙烧粉体的光催化活化降解率只有30.48%。一一急去除率一—吸附去除率一-光催化去除率图4-2焙烧温度对镱掺杂TO₂纳米粉体的光活性的影响在500℃焙烧2h制得钆掺杂量(以Gd³+/TO₂质量比计)分别为0、0.25%、0.50%、0.75%、1.0%的TiO₂纳米粉体的光催化活性如图4-3所示。结果表明，适量钆掺杂能提高TiO₂纳米粉第四章高光活性稀土掺杂TO₂纳米粉体的制备与性能表征79性最高，对MB溶液的光催化脱色率为60%。——总去除率—一吸附去除率—一光催化脱色率图4-3钆掺杂量对TiO₂纳米粉体的光活性的影响分别在400℃、450℃、500℃、550℃、600℃下焙烧2h制得可见，在500℃焙烧2h制得0.50(wt)%钆掺杂TiO₂纳米粉体的总去除率——吸附去除率——光催化去除率80纳米复合涂料的制备及应用图4-5显示了经600℃焙烧的镨掺杂量(以Pr³+/TiO₂质量总去除率——吸附去除率——光催化脱色率由图4-5可见，随着镨掺杂量的增大，样品对MB溶液的总图4-6显示了分别经500℃、550℃、600℃、650℃焙烧的第四章高光活性稀土掺杂TO₂纳米粉体的制备与性能表征81烧)制备的纯TiO₂纳米粉体对MB溶液的光催化脱色率40.14%。焙烧温度/℃图4-7和表4-1为经600℃焙烧2h制备的镱掺杂量分别为0、0.0625%、0.125%、0.250%、0.500%的TiO₂纳米粉体的相含量由未掺杂的1%增大到86%,而当镱掺杂量继续增大到0.25%时，锐钛矿相含量又相应降低到26%,当镱掺杂量进一步82纳米复合涂料的制备及应用高相变温度。当镱掺杂量低于0.25%时，掺杂对晶粒粒径影响较20/(^)表4-1不同掺杂量的镱掺杂TiO₂金红石相晶粒锐钛矿相锐钛矿(101)品01图4-8和表4-2为经500℃焙烧2h制备的