納米TiO2-ZnO及TiO2-ZnO-ATP紫外線屏蔽材料的制備及性能研究.pdf

1、納米TiO2和納米ZnO是兩種最常用的物理紫外線屏蔽材料，其紫外線屏蔽性能各具特色，在紫外線中波段，納米Ti O2的屏蔽能力優(yōu)于納米ZnO；在紫外線長(zhǎng)波段，納米ZnO的屏蔽能力優(yōu)于納米TiO2。因此，結(jié)合納米TiO2和納米ZnO的紫外線屏蔽特性來(lái)制備納米TiO2/ZnO復(fù)合材料，充分發(fā)揮二者屏蔽紫外線的各自優(yōu)點(diǎn)，可以使得復(fù)合材料具有廣譜的紫外線屏蔽性能。凹凸棒石(ATP)是一種天然的一維納米棒狀硅酸鹽粘土礦物，可在其表面均勻負(fù)載納米粒子

2、，提高納米顆粒的分散性，從而減少了納米顆粒的團(tuán)聚。本文以TiCl4和ZnCl2為原料，首先制備了納米TiO2/ZnO二元復(fù)合材料；然后以凹凸棒石為載體，制備了用于紫外線屏蔽領(lǐng)域的TiO2/ZnO/ATP三元復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行有機(jī)表面改性。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、以TiCl4和ZnCl2為原料制備TiO2/ZnO。研究了煅燒溫度、煅燒時(shí)間、反應(yīng)物料比和反應(yīng)溫度對(duì)復(fù)合材料中納米粒子晶型和結(jié)構(gòu)的影響，并采用TG-DTG、XRD、T

3、EM、FR-IR和UV-vis對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征。紫外線屏蔽結(jié)果表明，制備的TiO2/ZnO復(fù)合材料具有中長(zhǎng)波廣譜紫外線屏蔽性能。XRD和 TEM結(jié)果顯示：煅燒溫度的升高對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)組成影響較大，在500℃前復(fù)合材料組分為ZnO和TiO2，500℃開始部分生成ZnTiO3，700℃基本轉(zhuǎn)化為ZnTiO3。隨著ZnO含量的增加，復(fù)合材料中ZnO結(jié)晶逐漸完整，晶粒尺寸逐漸變大。因此，合適的制備工藝條件為：反應(yīng)溫度80℃，m(TiO2)

4、:m(ZnO)=1:1，煅燒溫度450℃，煅燒時(shí)間1 h。
　　2、以TiCl4、ZnCl2和ATP為原料制備了TiO2/ZnO/ATP復(fù)合材料，并采用TG-DTG、XRD、TEM、FR-IR和UV-vis對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征。TEM結(jié)果表明，TiO2和ZnO均勻的負(fù)載在ATP表面，未出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象。XRD表明，煅燒溫度的升高促進(jìn)了納米晶粒的生長(zhǎng)，在200~600℃，復(fù)合材料中納米TiO2的晶粒尺寸從6 nm增長(zhǎng)到8 nm，納

5、米ZnO晶粒尺寸由8 nm增長(zhǎng)到10 nm。ATP的存在抑制了ZnTiO3生成，其生成溫度從500℃增長(zhǎng)到700℃，同時(shí) ATP含量的增長(zhǎng)抑制了 ZnO晶粒的生長(zhǎng)。當(dāng)煅燒溫度500℃，m(TiO2):m(ZnO):m(ATP)=1:1:2時(shí)，復(fù)合材料具有較好的紫外線屏蔽性能。
　　3、采用甲基含氫硅油為改性劑對(duì)TiO2/ZnO/ATP進(jìn)行有機(jī)表面處理。采用TG-DTA、TEM、HRTEM和FT-IR對(duì)改性后復(fù)合材料進(jìn)行了研究。結(jié)果