研究目的
本研究的目标是开发一种简单、廉价且有效的方法,在聚合物基材上合成TiO2涂层。这些涂层还经过光敏化处理,以提高其在可见光照射下的光催化活性。
研究成果
开发的三步法通过Ti-O-C键在聚合物上有效制备出具有良好附着力的可见光活性光催化TiO2涂层。儿茶酚改性涂层表现出最高的光活性。这些涂层在医疗用自灭菌表面领域具有应用潜力,为更复杂的方法提供了具有竞争力的替代方案。
研究不足
该研究仅限于聚丙烯基材和特定有机配体;其他聚合物或改性剂可能产生不同结果。涂层厚度(100-300纳米)及材料特性差异导致的潜在纳米裂纹可能影响耐久性和性能。若无进一步优化,该方法可能无法实现工业化应用的可扩展性。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用三步法在聚丙烯(PP)箔上合成改性二氧化钛纳米晶涂层:通过低温氧等离子体进行表面活化、浸涂法固定TiO?纳米颗粒、以及有机配体浸渍敏化。目的是制备具有可见光活性且与聚合物粘附性良好的光催化涂层。
2:样品选择与数据来源:
使用Goodfellow公司提供的透明PP薄膜(厚度0.1毫米)。样品在等离子体活化前用蒸馏水和乙醇清洗。有机改性剂包括邻苯二酚、2,3-萘二酚、连苯三酚和芦丁。
3:1毫米)。样品在等离子体活化前用蒸馏水和乙醇清洗。有机改性剂包括邻苯二酚、2,3-萘二酚、连苯三酚和芦丁。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括低压氧等离子体系统(Zepto,Diener Electronic等离子体表面技术)、浸涂机(MTI公司)、XPS光谱仪(Prevac配备VG SCIENTA R3000分析器)、紫外-可见分光光度计(岛津UV-3600)、扫描电镜(Tescan Vega3 LMU)、原子力显微镜(布鲁克Dimension ICON)、傅里叶变换红外光谱仪(赛默飞世尔Nicolet 6700)和电化学分析仪(Autolab PGSTAT 302N)。材料包括TiO?纳米颗粒(Nanostructured and Amorphous Materials,锐钛矿型,5-30纳米)、氧气(Air Products,纯度99.5%)以及Sigma-Aldrich公司的各种化学品。
4:0)、扫描电镜(Tescan Vega3 LMU)、原子力显微镜(布鲁克Dimension ICON)、傅里叶变换红外光谱仪(赛默飞世尔Nicolet 6700)和电化学分析仪(Autolab PGSTAT 302N)。材料包括TiO?纳米颗粒(Nanostructured and Amorphous Materials,锐钛矿型,5-30纳米)、氧气(Air Products,纯度5%)以及Sigma-Aldrich公司的各种化学品。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:PP箔经等离子体处理(30-300秒,射频40赫兹,功率100瓦,氧压<0.3毫巴),随后浸涂TiO?胶体溶液(1.5重量%,提拉速度1厘米/分钟),室温干燥,浸渍有机配体溶液(10毫摩尔/立方分米,持续5分钟),清洗并干燥。通过光电化学三电极体系中的ITO电极测量光电流来测试光活性,使用氙灯和单色仪进行辐照。
5:3毫巴),随后浸涂TiO?胶体溶液(5重量%,提拉速度1厘米/分钟),室温干燥,浸渍有机配体溶液(10毫摩尔/立方分米,持续5分钟),清洗并干燥。通过光电化学三电极体系中的ITO电极测量光电流来测试光活性,使用氙灯和单色仪进行辐照。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:XPS数据使用CasaXPS软件分析。接触角和表面自由能采用Owens-Wendt方法计算。扫描电镜和原子力显微镜用于形貌分析,紫外-可见光谱用于光学性能分析。
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