纳米二氧化钛涂料降解甲醛的研究
纳米二氧化钛涂料降解甲醛的研究
杨秀军1，魏秀菊2
1烟台安德利果胶有限公司，山东烟台（264100）
2中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京（100083）
E-mail:xiujun1024@https://www.360docs.net/doc/a25382458.html,
摘要：由于室内装修引起的甲醛污染日益严重，引起了人们的普遍关注。用作污染物深度净化的光催化氧化法是近年来的研究热点。本文在阐述室内环境污染的来源和危害的基础上，利用自行设计的空气净化实验装置，将制得的 TiO2涂膜放置于自制的光催化反应器中，研究纳米二氧化钛涂料对甲醛的光催化降解作用。通过试验发现：（1）甲醛的浓度随光照时间的延长而降低（2）甲醛的降解率随光照时间的延长而增大（3）二氧化钛涂膜的厚度对甲醛的降解率没有影响（4）二氧化钛涂料对降解甲醛具有可重复性。结果表明所制得的纳米二氧化钛涂料对甲醛的降解率达到80%以上，即对甲醛具有很强的催化降解能力同时具有很好的环保性能。
关键词：涂料；纳米二氧化钛；光催化；甲醛
1.文献综述
1.1室内空气污染
通常我们指的空气污染是指室外的空气受到污染。实际上，室内环境污染往往比室外污染的危害更为严重，空气中的微粒、细菌、病毒和其他有害物质日积月累地损害着人们的身体健康，特别是长期处于封闭室内环境的人尤其如此。因此，室内空气污染[1]可以定义为：由于室内引入能释放有害物质的污染源或室内环境通风不佳而导致室内空气中有害物质无论从数量上还是种类上不断增加，并引起人的一系列不适症状，称为室内空气受到了污染。
随着社会发展和人们生活水平的提高，环境污染越来越受到人们的关注，据世界卫生组织（WHO）调查结果显示[2]，世界上30％的新建和重修的建筑物中发现室内空气有害健康，这些被污染的室内空气已经导致全球性的人口发病率和死亡率的增加，室内空气污染已被列入对公众健康危害的五种环境因素之一。国际上一些室内环境专家[3]提醒人们，在经历了工业革命带来的“煤烟型污染”和“光化学烟雾型污染”之后，现代人已经进入了以“室内空气污染”为标志的第三个污染时期。
表1 室内空气质量标准（摘录）(GB/T18883－2002)
Tab 1. Indoor air quality standard (GB/T18883－2002)
1.1.1国内研究进展
目前国内室内空气污染研究包括以下几个方面：
⑴制定全面科学的室内空气质量标准
由于我国室内空气污染问题只是近十几年才出现，国家还没有制定全国的法律、法规，室内空气污染物中也仅仅只是对甲醛、细菌总量、二氧化碳、可吸入颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、苯并[a]芘的卫生标准进行了规范[4]，这就为室内空气品质的评价及控制带来了难度。
⑵污染源控制
随着人们对室内空气污染现象的日益关注，政府对室内空气污染问题的日益重视[5]，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于2001年12月颁布了包括人造板、涂料、壁纸等10项室内装饰装修材料有害物质限量的标准。
(3) 室内空气质量评价
室内空气质量评价大多采用主观评价和客观评价相结合[6]的方法。客观评价一般先认定评价指标，再进行试验分析测定。主观评价的常用方法有培养专人进行感官分析，也有采用对大量人群进行调查的方法。
(4) 建筑物综合症
建筑物综合症[7]在我国是近几年才引起的广泛注意，目前关于这方面的研究还很少，大多数只是对综合症产生的原因及症状进行介绍。
(5) 空气净化技术研究
由于目前许多室内环境已经处于严重污染状态，因此研究室内空气净化技术是非常必要的。常用的空气净化技术[8,9]有机械过滤、静电除尘和吸附剂等。
(6) 污染物对健康的影响
①生物标示物的研究
人们对室内空气质量的感知与许多因素有关，个人身体状况、心理因素、经历等使得结果差异很大。生物标示物将更准确有效地反映出有关人员的暴露水平，可以更科学地评价污染物的危害。
②协同效应研究[10]
研究工作包括两个方面：其一是对于引起明显病症的空间，确定主要的污染物；其二是在检测出污染物浓度和种类后，建立起对人体危害的预测模式。
(7) 放射性污染
目前作为室内环境中放射性污染评价指标主要为氡及其离子体。
1.1.2 国外研究进展
国外大规模出现装修热是在20世纪60年代，由于装修引起的室内空气污染早于我国。
⑴相关研究成果
1979-1985年美国EPA进行了总暴露量评价方法学研究(TEAM)测定了650个家庭中11-19种VOC的室内外空气、个体接触量、呼出气浓度，研究表明，室内VOC浓度高于室外，呼出气中VOC的浓度与个体接触量具有很好的相关性，而与室外空气中VOC的浓度没有相关性。TEAM 的研究成果被德国（500个家庭，75种VOC）和芬兰（300个家庭，45种VOC）的调查所证实。
⑵室内建筑、装饰材料和家庭用品管理的相关法律
1973 年日本制定了《关于限制有害物质的家庭用品的法律》，由厚生省制定以限制式禁止使用的有害物质，制定含有害物质家庭用品的控制标准，负责家庭用品安全性的监督指导。德国在建筑装饰和室内产品的管理方面最为成功，自1978年德国发布了第一个环境标
志——“蓝色天使”以来，世界上已有20 多个国家和地区对建筑、装饰材料实行了环境标志，丹麦、挪威制定了“健康建材标准”，规定涂料产品在使用说明上除标明性能指标外，还必须标明健康指标。
1.2室内甲醛的特性及对人体健康的影响
甲醛是具有强烈刺激性的气体，是一种挥发性有机化合物，对人体健康影响表现在刺激眼睛和呼吸道、造成肺、肝、免疫功能异常。国外报道[11]，浓度为 0.12mg／m3 的甲醛，可使儿童发生气喘。在1995年甲醛被国际癌症研究机构(IARC)确定为可疑致癌物。
1.2.1甲醛对人体健康的危害
甲醛一种挥发性有机化合物，污染源很多，污染浓度也较高，是室内环境的主要污染物之一。甲醛是原浆毒物，对眼、呼吸道、皮肤有刺激作用，能与蛋白质中的氨基酸结合，使蛋白变性，甲醛与空气中的离子性氯化物反应可生成致癌物质——二氯甲醛醚。甲醛还有致畸、致癌作用，长期接触甲醛的人，可引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症。
1.2.2室内甲醛的主要来源
自然界中甲醛是甲烷循环中的一个中间产物，背景值很低，一般只有几个μg/m3。城市中的年平均浓度大约是 0.005~0.01mg/m3，一般不超过 0.03mg/m3。室内甲醛有多种来源，可来自室外的工业废气、汽车尾气、光化学烟雾等等；室内来源主要有两个方面，一是来自燃烧和烟叶的不完全燃烧，二是来自建筑材料、装饰物品及生活用品等化工产品。甲醛的化学反应强烈，价格低廉，故广泛用于工业生产已有大约100年历史。甲醛在工业上的用途主要是作为生产树脂的重要原料，例如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等，这些树脂主要用作粘合剂。因此，凡是大量使用粘合剂的环节，总会有甲醛释放。
1.2.3室内甲醛的浓度限值
指导限值（guideline）或阈限值（threshold limit value）是指在给定的暴露时间内，特定人群在暴露于限值或限值以下水平的污染物时，不会出现直接或间接的不良健康效应。我国公共场所卫生标准规定室内空气中甲醛最高容许浓度为0.10mg／m3(GB／T1888-2002)。
表2 短时间甲醛暴露的人体健康效应
Tab 2. human body health effect of short time formaldehyde exposition
1.2.4室内甲醛污染的治理技术[12]
⑴化学反应方法：
利用甲醛等有机污染物的化学活性，运用络合反应、氧化反应、加成反应等来破坏、分
解甲醛及其它有机物，反应生成物为水、二氧化碳及无毒的反应产物，达到消除室内空气污染的目的。
⑵物理吸附技术：
主要是指用活性炭或活性氧化铝为吸附载体，通过吸附祛除甲醛等空气有机污染物的空气净化器，在吸附有机物的同时，对空气中的悬浮物颗粒、细菌、微生物也有一定的过滤作用，使用一段时间应对吸附剂进行调换或活化。
⑶空气负离子技术：
典型产品是负离子空气清新机。
⑷光催化技术：
也称冷触媒技术[13]，以多元多向催化为主，结合超微过滤，从而保证在常温常压下，使多种有机污染物分解成无害物质，由单纯的物理吸附转化成物理化学吸附，边吸附边分解，提高了吸附效率，不产生二次污染，吸附材料使用寿命提高了20倍以上。
⑸纳米技术和光催化技术的应用[14]
光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下，受激发生成空穴电子对，空穴分解催化剂表面吸附的水，产生氢氧自由基，电子使周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化－还原作用，将光催化剂表面的各种污染物破坏，光催化可在常温下将空气中的有机污染物氧化成无毒无害物质。
1.3纳米二氧化钛光催化降解甲醛
1.3.1 纳米TIO2光催化降解甲醛的研究现状及存在问题
在甲醛光催化降解的研究中，TiO2由于其本身的优良特性，如价格低廉、安全、高光催化效率和无需化学添加剂等，仍然是比较常用的光催化剂。同其他光催化反应一样，光催化降解甲醛的催化剂TiO2改性方法也主要有纳米化，固定化和与其他氧化物复合等改性方法。例如，古正荣等采用将光催化剂和吸附材料相结合的新反应体系，以具有直通孔的成型支撑体（如防水的牛皮纸）胶粘活性炭为复合载体，用浸涂法在复合载体上形成纳米TiO2光催化剂薄壳层，制备出可以用于空气净化的活性炭——纳米TiO2空气净化网[15,16]这种净化网对含甲醛废气的降解率可达98.5％，同时通过对比实验还证明了这种负载型净化网优于单一的活性炭、单一的 TiO2及简单的二者混合。张玉红等采用溶胶胶粒修饰制备了 TiO2与SiO2、ZrO2、WO3和MoO3复合的一系列复合氧化物光催化剂[17]。
1.3.2 二氧化钛光催化作用基本机理
用作光催化剂的半导体大多数为金属的氧化物和硫化物，并要求材料本身满足下面两个条件[18]：
(1) 半导体材料的禁带宽度与实验所用光源的最大发射波长应符合
λg(nm) =1240EBG (eV)
如二氧化钛，EBG=3.2eV，对应入射光波长最大为 387nm
(2) 半导体的能带位置应满足热力学允许的氧化还原反应发生的条件。最近，付希贤等人开发的钙钛矿复合氧化物由于带隙能较小，能较充分地利用太阳光，并且在保持较高光催化氧化还原性能的同时未发现光腐蚀[19]，因此也渐渐被人们所关注。
图1 不同半导体的能级
Fig 1.Different semiconductor's energy level
光激发产生的电子和空穴所经历的变化途径示于图2。半导体粒子含有能带结构，它分为导带和价带，它们之间由禁带分开。半导体的禁带宽度一般为 3.0eV以下。处于基态的半导体材料内部没有自由的载流子，价带电子束缚于价带，导带为空带。但当受到能量大于或等于禁带宽度的光照时，价带上的电子被激发跨越禁带进入导带，成为光生电子，同时在价带上产生相应的空穴成为光生空穴。
图2 半导体材料的光激发机理
Fig 2. Semiconducting material photoexcitation mechanism
1.3.3 光催化自由基反应机理
通过对TiO2材料进行研究，在光催化反应机理上普遍认同自由基反应机理。溶氧状态下TiO2半导体材料，在小于 387nm光照下发生如下反应：
TiO2 →e-+h+（1）
h++H2O→ H++·OH（2）
e-+O·→O2 (3)
OH-+h+→ ·OH (4)
·O2-+H+→HO2·(5)
2HO2·→O2+H2O2 （6）
·O2-+HO2·→HO-2·+O2 （7）
HO-2·+ H+→H2O2（8）
H2O2+ e-→OH-+·OH （9）
H2O2+·O2-→O2+OH-+·OH (10)
H2O2→2·OH (11)
H2O2→·O2-+ 2H+(12)
在二氧化钛表面光生电子e-易被水中溶解氧等电子受体物质所捕获，使电子受体发生光催化还原反应，而空穴则可氧化吸附于二氧化钛表面的有机物或先氧化水分子形成·OH，
再由·OH去氧化有机物等电子给体，使这些电子给体发生光催化氧化反应。对光催化反应来说，光生空穴的捕获并与给体或受体发生作用才是有效的。
1.3.4纳米二氧化钛的光催化特性
晶粒尺寸很大程度上影响着TiO2的光催化活性，纳米尺寸TiO2具有较高的光催化活性。孙奉玉等人[20]以纳米级TiO2为催化剂，光催化降解苯酚溶液发现当TiO2的晶粒尺寸由30nm减少到10nm，TiO2光催化活性提高近45%。其它研究也证实纳米级TiO2光催化活性较体相材料有一定的提高。
1.3.5影响光催化效果的因素
(1) 光强的影响
因为光子的吸收与光强呈正比，所以在弱光下光催化反应速率随光强增加而增加，但量子效率保持恒定；当光强增加很多时，却加速光生载流子的复合过程，使量子效率反而下降，同时光催化反应速率增加得也不多。
(2) 有机物浓度的影响
光催化反应的速率一般可用Langmuir-Hinshelwood 动力学方程来描述：
r=kKC/（1+KC）
式中，r 为反应速率常数；C 为反应物浓度；K 为表观吸附平衡常数；k 为发生于催化剂表面活性位置的表面反应速率常数。
低浓度时，KC<<1，则r=kKC，反应速率与溶质的浓度成正比，初始浓度越高，反应速率越大；高浓度时，KC>>1，则r=k，反应速率与溶质浓度无关。中间浓度时，反应速率与溶质浓度间存在着非常复杂的关系[21]。
(3) pH值的影响[22]
pH 值大小对催化剂颗粒大小，表面电荷以及二氧化钛的能带位置都会产生强烈的影响。在水中，二氧化钛的等电点大约是6，pH 值较低时，催化剂表面带正电荷，pH 值较高时，催化剂表面带负电荷。表面电荷的不同会影响反应物在表面的吸附，因而会影响光催化性能。
(4) 外加俘获剂的影响
向反应体系中加入俘获剂，通过俘获光生电子（或空穴）而使光生空穴（或电子）有足够的时间迁移到反应界面并和预先吸附的反应物发生有效反应。如作为电子给体的亚硫酸盐、草酸盐等存在时，能较大改善二氧化碳光催化还原过程的效率和速率，原因就是这些电子给体能有效俘获光生空穴抑制了与电子的复合过程，延长了具有还原性的电子的寿命，从而改善了光催化还原效果[23]。
(5) 盐的影响
Abdullah[24]等通过对无机阴离子存在时，二氧化钛光催化氧化水杨酸、乙醇研究发现，高氯酸、硝酸盐对光氧化速率几乎无影响，而硫酸盐、氯化物、磷酸盐则因在催化剂上迅速吸附而使氧化速率降低 20—70%。研究发现，HCO3的存在会使降解三氯乙烯的光催化氧化速率降低3-5倍。在这里，HCO-3作为·OH的清除剂发生下面的反应：
HCO-3+·OH→·CO-3+H2O
一般认为，无机盐离子对光催化氧化反应速率的影响主要取决于竞争反应的程度，而该程度又取决于干扰物质和底物的相对反应速率。
1.3.6 提高 TiO2 光催化性能的方法
一、有机物吸附
TiO2光催化剂虽然具有较高的光催化活性，但在大多数情况下，有机物的含量非常低，降解反应速率由有机物和TiO2碰撞的可能性控制，而TiO2本身对有机物的吸附能力较差，因此需要较长的时间来完成光催化反应。使用担载TiO2的吸附性载体，可使环境中的有害物质聚集在TiO2周围，从而提高其光催化效率。
二、金属离子和非金属离子掺杂
在TiO2中掺杂不同的金属离子，不仅能影响电子-空穴对的复合率，提高表面羟基位，改善光催化，还可能使TiO2的吸收波长范围扩大到可见光区域，增加对太阳能的转化和利用。有效的非金属掺杂离子主要是指F离子，Akihiko 等在溶胶－凝胶法制备TiO2薄膜中加入少量的氯化胺，其对四甲基环四硅氧烷的光降解速率可提高8.2倍。这主要是由于氟离子掺杂促进了锐钛矿相的形成，提高了TiO2薄膜的致密度和晶化度，从而降低了电子-空穴对的复合[25]。
三、表面光敏化
对TiO2表面进行光敏化处理即将光生化合物通过化学吸附或物理吸附于表面，只要活性物质激发态电势比半导体电势更负，就可能激发电子注入半导体导带，扩大激发波长范围，使更多的太阳光得以利用，增加光催化反应效率。
四、二元半导体复合
将TiO2和其他不同能级的半导体SnO2、WO3、CdS 等相复合可表现出高TiO2自身的光催化活性。二元半导体光催化活性的提高可归因于不同能级半导体间光生载流子的输送与分离，有效地提高分离载流子的寿命，可以提高催化剂的量子效率，从而提高催化剂的光催化活性[26]。
1.4本课题主要研究内容
本论文详细阐述了市内甲醛污染的现状和当前国内外的研究进展。并且充分揭示了纳米二氧化钛的光催化机理和降解甲醛的反应形式。介绍了纳米二氧化钛生态涂料的制备方法，同时设想通过试验测定纳米二氧化钛涂料可以降解甲醛，并且测定甲醛的降解率与光照时间、二氧化钛涂膜的厚度等影响因素的关系。同时检测纳米二氧化钛涂料对甲醛的降解是否具有可重复性。证明纳米二氧化钛生态涂料可以降解除去涂料本身所含的甲醛等有机物，同时还可以降解因为装修材料和家具等原因引起的室内甲醛污染。从而使涂料具有更大的环保性能。
2. 试验部分
2.1.试验材料、药品和仪器
2.1.1试验材料
牛皮纸、白炽灯、52L塑料桶
表3试剂名称、厂家、要求表
Tab.3. Reagent name, factory, request
药品名称药品规格生产厂家
甲醛溶液37%--40% 烟台三和化学试剂有限公司
无水乙醇分析纯烟台三和化学试剂有限公司
丙二醇分析纯天津市泰兴试剂厂
润湿剂工业纯山东圣源化学科技有限公司
分散剂工业纯山东圣源化学科技有限公司
消泡剂工业纯山东圣源化学科技有限公司
PH调节剂工业纯山东圣源化学科技有限公司
增稠剂工业纯山东圣源化学科技有限公司
Texanol 工业纯山东圣源化学科技有限公司
氢氧化钠分析纯天津市化学试剂三厂
盐酸分析纯天津市化学试剂三厂
甲基红指示剂工业纯沈阳市试剂三厂
溴甲酚绿指示剂工业纯沈阳市试剂三厂
氯化铵分析纯天津市北辰骅跃化学试剂厂
二氧化钛工业纯山东正元纳米材料工程有限公司
轻质碳酸钙工业纯烟台市府山鲁宝滑石粉厂
钛白粉工业纯济南裕兴钛白粉厂
六偏磷酸钠分析纯上海科昌精细化学品公司
滑石粉工业纯平度市滑石矿业有限公司
高岭土工业纯山东硅苑新材料有限公司
乳液工业纯
2.1.2试验仪器
电子天平
电子分析天平
甲醛检测仪
砂磨、分散、搅拌多用机
真空抽滤机
2.2试验方法
2.2.1纳米二氧化钛的预处理
因为所用的金红石型二氧化钛经过了有机改性，所以二氧化钛离子表面被一层有机物所包覆，从而使二氧化钛不能在水中分散。预处理则是除去二氧化钛表面的有机物。处理方法：
1.取一定量的二氧化钛，无水乙醇溶解后用多用机高速分散1小时
2.将分散好的二氧化钛—无水乙醇溶液用真空抽滤机抽滤
3.将抽滤后的二氧化钛在干燥箱中烘干
4.将烘干后的二氧化钛研细待用
2.2.2二氧化钛的分散
准确称量二氧化5克，六偏磷酸钠0.3克。将称量好的六偏磷酸钠加入95毫升水中，用多用机搅拌，当六偏磷酸钠完全溶解后边搅拌边加入称量好的二氧化钛，使其充分分散后待用。
2.2.3二氧化钛涂料的制备
在多用机料桶中加入145ml水，调整转速为400转/分开始搅拌，然后在搅拌过程中依次加入下列试剂：防腐剂0.5ml，并二醇10ml，润湿剂1ml，分散剂2.5ml，已经按照2.2.2的方法分散好的二氧化钛溶液，消泡剂2ml，PH调节剂2ml，Texanol2.5ml,轻质碳酸钙80克，钛白粉40克，滑石粉60克，高岭土20克。然后调整转速为450转/分继续搅拌半小时。再加入乳液80克，缓慢滴加增稠剂使涂料达到适当的粘稠度。二氧化钛涂料的制备完成。
2.2.4二氧化钛涂料涂层的制备
取面积为0.4266m2的牛皮纸，称取其质量；将2.2.3中已经制好的涂料均匀的涂抹在牛皮纸的两面，然后将牛皮纸晾干一定时间。再次称取其质量，得出涂层的质量。
2.2.5普通涂料的制备
在多用机料桶中加入145毫升水，调整转速为400转/分开始搅拌，然后在搅拌过程中依次加入下列试剂：防腐剂0.5ml，并二醇10ml，润湿剂1ml，分散剂2.5ml，已经分散好的二氧化钛溶液，消泡剂2ml，PH调节剂2ml，Texanol2.5ml,轻质碳酸钙80克，钛白粉40克，滑石粉60克，高岭土20克。然后调整转速为450转/分继续搅拌半小时。再加入乳液80克，缓慢滴加增稠剂使涂料达到适当的粘稠度。涂料的制备完成。
2.2.6普通涂料涂层的制备
取面积为0.4266m2的牛皮纸，称取其质量；将2.2.5中已经制好的涂料均匀的涂抹在牛皮纸的两面，然后将牛皮纸晾干一定时间。再次称取其质量，得出涂层的质量。
2.2.7甲醛的滴定检测试验
1.滴定试验原理：
NH4CL+NaOH→NaOH+NH4OH
6CH2O+4NH4OH→ (CH2)6N4+10H2O
NH4OH+HCL →NH4CL+H2O
用盐酸标准溶液滴定溶液中的氢氧化铵，从而可以计算出试样中的甲醛含量。
2.试剂的配制
0.1%混合指示剂：溴甲酚绿—甲基红指示剂（三份.0.1%的溴甲酚绿乙醇溶液与一份甲
基红乙醇溶液混合）。
10%的氯化铵溶液：称取10.000克氯化铵（分析纯）溶解于90毫升蒸馏水中即可得到10%氯化铵溶液。
1mol/LnaOH溶液：称取10.000克无水NaOH溶解后稀释至250毫升即可得到1mol/LNaOH溶液
1mol/LHCL标准溶液：取50毫升37%的盐酸溶液，稀释至250毫升，然后用无水碳酸钠标定盐酸溶液的准确浓度。
3.试样的制备
试样一的制备：取按照2.2.5所给出的普通涂料的制备方法制备的涂料，称取一定质量的涂料，然后在涂料中加入一定量的甲醛溶液（37%-40%）。在自然条件下光照一定的时间。
试样二的制备：取按照2.2.3所给出的二氧化钛涂料的制备方法制备的涂料，称取一定质量的涂料，然后在涂料中加入一定量的甲醛溶液（37%-40%）。在自然条件下光照一定的时间。
试样三的制备：取一定量的按照2.2.5所给出的普通涂料的制备方法制备的涂料，将其涂在玻璃板上自然晾干。
试样四的制备：二氧化钛涂膜降解甲醛后，从覆盖有二氧化钛涂膜的牛皮纸上刮下一定量的二氧化钛涂料。
4.滴定方法：
称取试样约5.0克，放入250毫升锥形瓶中，加入50毫升蒸馏水溶解（如果不溶，可以用乙醇与水混合溶解），假如8—10滴混合指示剂。若树脂不是中性应该用酸或碱滴至灰青色。加入10毫升10%的氯化铵溶液，再加入10毫升1mol/L的NaOH溶液，将其密封后在20—250C的条件下静置30分钟，用1mol/LHCL标准溶液进行滴定，溶液由绿色变为灰青色再变为红紫色，以灰青色为滴定终点。
5.滴定结果的计算
F=(V1-V2)×C×0.03003×6×100/(m×4)
其中： F: 试样中甲醛的含量%
C: 盐酸标准溶液的浓度mol/L
V1：空白实验所消耗的盐酸体积ml
V2：试样实验所消耗的盐酸体积ml
0.03003×6/4： 1mol/LHCL相当于甲醛的质量g
m：试样质量g
2.2.8二氧化钛涂料降解甲醛
1.甲醛溶液的配制
取0.33毫升37%--40%的甲醛溶液，置于250毫升容量瓶中，稀释至250毫升。依据甲醛溶液的浓度换算关系，PPM=mg/m3×0.7466，容器的体积为52升，所以可以计算出容器中甲醛的理论浓度值为7.57PPM—8.19PPM
2.甲醛降解试验
待二氧化钛涂层晾干后，并将其放入容器中，在容器中加入一定量的配制好的甲醛溶液，密封后打开白炽灯开始光照，然后每隔一定时间用甲醛检测仪测定容器内甲醛的含量，从而得出二氧化钛涂料光催化降解甲醛的作用效果。
3.3试验结果与讨论
3.3.1甲醛滴定检测试验
试样的制备按照2.2.7的方法进行。
试样一：普通涂料100g，甲醛溶液1ml.
试样二：二氧化钛涂料100g，甲醛溶液1ml
采用2.2.7所示的方法进行滴定试验。其中试样溶解时所用的是30毫升水与20毫升无
水乙醇的混合溶液。
根据滴定试验的试验原理，在滴定过程中，若试样所消耗的盐酸越多，则表明试样中
所含的甲醛的量越少。滴定结果表明试样二所消耗的盐酸的量大于试样一所消耗的盐酸的量，而两个试样的区别在于试样二中含有纳米二氧化钛，而试样一中不含
表4试样的滴定结果（盐酸标准溶液浓度为0.8926mol/L）
Tab 4Test specimen titrate result(concentration of Hydrochloric acid normal solutions 0.8926mol/L)
试样试样的质量（克）
滴定所耗盐酸（毫升）
灰青色红紫色
11.75
试样一 4.7771 11.6
11.9
试样二 4.7753 11.7
12.08
试样三 5.0020 11.8
12.30
试样四 5.0039 12.15
纳米二氧化钛。滴定结果表明试样二中的二氧化钛催化降解了涂料中的甲醛，而试样一中的
甲醛则没有降解。试样三与试样四的滴定结果同样可以表明二氧化钛对甲醛的催化降解作用，又因为试样四是在反映容器中进行的，所以更为二氧化钛涂膜降解甲醛的试验方法的可
靠性提供了有力地证明。
3.3.2二氧化钛涂料与普通涂料的比较
表5二氧化钛涂料与普通涂料的比较
Tab5. Comparison of titamium oxide coating and ordinary coating
试样甲醛初始浓度(ppm) 光照5小时后甲醛浓度（ppm）普通涂料 2.68 2.82 二氧化钛涂料 2.68 0.13
分别将根据2.2.4和2.2.6的方法制得的二氧化钛涂层和普通涂料涂层放入容器，滴入2.2.8中配制的甲醛溶液0.3ml,开始试验。结果表明普通涂料不仅不能降解容器中的甲醛，反
而还会向容器中释放涂料自身所含有的甲醛。而二氧化钛生态涂料则具有很好的催化降解甲
醛性能。
3.3.3涂料自身所含甲醛的测定
将根据2.2.4所制得的二氧化钛涂层放入容器中，滴入2.2.8中配制的甲醛溶液0.2ml，开
始试验。
甲醛浓度随时间的变化趋势是先有一个增长的趋势，到达一个最高点后再开始下降。因
为加入容器中的甲醛的初始浓度偏低，而经过一个小时的光照后，容器内甲醛
Tab 6 relations of i n vessel formaldehyde density and illumination time 光照时间（h ）
0 1 2 5 9 甲醛浓度(ppm)
1.67
2.15 1.93 0.70 0.26
0.0
0.5
1.0
1.5
2.02.5
3.0
甲醛 浓度p p m 光照 时间h
图3甲醛浓度随光照时间的变化
Fig 3 change of formaldehyde density along with illumination time
的浓度明显升高。这说明所制得的涂层中含有微量的甲醛，在光照的作用下，涂料内的甲醛向外释放到容器中，从而使容器内的甲醛浓度增加。随着光照时间的延长，容器内甲醛的浓度开始降低，说明二氧化钛的降解作用占主要地位。
3.3.4光照时间与甲醛浓度的变化关系
表7容器内甲醛浓度与光照时间的关系
Tab 7 relations of i n vessel formaldehyde density and illumination time 光照时间(h)
0 2 6 12 B 8.18 0.51 0.38 0.34 C 8.18 0.40 0.51 0.35
甲醛浓
度（ppm ） D
8.18 0.36 0.42 0.37
2
4
68
甲醛 浓度 p p m 光 照 时间 h
图4甲醛浓度随光照时间的变化
Fig 4 change of formaldehyde density along with illumination time
Tab 8 relations of i n vessel formaldehyde density and illumination time 光照时间(h)
0 4 6 8 10 B 9.92 0.17 0.58 0.44 0.33 C 9.92 0.18 0.31 0.27 0.21
甲醛浓 度
（ppm ） D 9.92 0.17 0.17 0.27 0.25
2
4
6810
甲醛 浓度 p p m 光 照 时间 h
图5甲醛浓度随光照时间的变化
Fig 5 change of formaldehyde density along with illumination time
根据2.2.8的方法测定甲醛的降解试验，试验结果为随着光照时间的延长，容器内甲醛的浓度不断降低，即甲醛在二氧化钛涂膜的光催化作用下不断降解。
3.3.5甲醛降解率与光照时间的关系
表9甲醛降解率与光照时间的关系
Tab 9 relations of f ormaldehyde degeneration rate and illumination time
光照时间h
0 4 6 8 12 26 32 47 甲醛浓度ppm
7.15 0.81 0.44 0.42 0.39 0.290.18 0.12 甲醛降解率% 0 88.6793.85
94.13
94.5595.9
97.48 98.32
010********
20
40
6080100
甲醛 降 解 率p p m 光 照 时间 h
图6甲醛降解率随光照时间的变化
Fig 6 change of formaldehyde degeneration rate along with illumination time
根据2.2.8的方法测定甲醛的降解试验，由图可以看出随着光照时间的增长，纳米二氧化钛涂料降解甲醛的降解率在不断增加，当光照时间为47小时的时候，容器内甲醛的降解率达到98.32%，说明容器内的甲醛基本上已经被纳米二氧化钛涂料所降解完全。即甲醛的降解率随时间的延长而变大。
3.3.6二氧化钛涂层厚度与甲醛降解率
因试验条件的限制，无法准确的测量二氧化钛涂膜的厚度。因而用一定质量的二氧化钛涂料均匀的涂在牛皮纸上，用二氧化钛涂料的涂层质量与降解率的关系来表征二氧化钛涂层厚度与甲醛降解率的变化。
表10涂层质量与甲醛降解率关系 Tab10 Coating quality and formaldehyde degeneration rate relations
涂层质量（克）
19.7 24.3 26. 643.0 47.0 甲醛降解率（%） 89.8 91.5 88.4 91.2 89.2
2025
3035404550
20
40
60
80
100
降 解 率 %涂层质量 g
图7甲醛降解率随涂层质量的变化
Fig 7 change of formaldehyde degeneration rate along with coating quality
虽然二氧化钛涂层的质量不断增加，但是二氧化钛涂层对甲醛的降解率却只是在一个很小的变化范围内波动，由此可以说明二氧化钛涂层质量的多少对甲醛的分解率影响较小。又因为二氧化钛涂料是被均匀的涂抹在牛皮纸上，二氧化钛的质量增加则表示着二氧化钛涂层厚度的增加，所以说二氧化钛涂层厚度的增加对甲醛的降解率没有太大的影响。
3.3.7二氧化钛涂料光催化的可重复性
表11甲醛降解率与二氧化钛涂膜重复利用次数
Tab 11 Formaldehyde degeneration rate and titanium dioxide paint film reuse times
二氧化钛涂层重复利用次数
第一次 第二次 第三次 第四次 甲醛的降解率（%）
91.5 89.2 89.8 91.2
按照2.2.4的方法制备二氧化钛涂膜。再根据2.2.8的方法降解甲醛，
第一次第二次第三次第四次
20
40
6080100
甲醛 降 解 率 %重复次数
图8甲醛降解率随涂料重复利用次数的变化
Fig 8 change of formaldehyde degeneration rate along with coating reuse times
然后将涂膜在空气中光照12小时，继续重复2.2.8的试验。有上表所列数据可以得出，二氧化钛涂层对甲醛的降解率与二氧化钛涂层的重复利用次数无关，故所制备的二氧化钛涂料的光催化降解甲醛性能具有可重复利用性。
4. 结论
通过对上述大量试验的分析总结，纳米二氧化钛生态涂料对甲醛具有很好的光催化降解性能。
纳米二氧化钛涂料的配方为：
二氧化钛5g 六偏磷酸钠0.3g H 2O145ml
防腐剂0.5ml 丙二醇10ml 润湿剂1m
消泡剂2ml 分散剂2.5ml Texanol2.5ml
PH 调节剂2ml 钛白粉40g 乳液80g
轻质碳酸钙80g 高岭土20g 。 滑石粉60g
纳米二氧化钛生态涂料对甲醛具有很好的光催化降解性能主要表现在：
（1）在纳米二氧化钛涂料的作用下，甲醛的降解率随光照时间的增长而变大。并且降解率能达到80%以上
（2）试验所制得的纳米二氧化钛涂料光催化降解甲醛的性能不受涂料厚度的影响。从而使涂料具有更高的经济性能。
（3）试验所制得的纳米二氧化钛涂料光催化降解甲醛性能可以多次重复利用，从而证明了纳米二氧化钛生态涂料光催化降解甲醛的可重复性，即该涂料对甲醛有长时间的光催化降解作用。
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Formaldehyde
Yang Xiujun1, Wei Xiuju2
1 Yan tai Andre pectin limited company, Yantai, PRC (264100)
2 School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and
Technology (Beijing), PRC (100083)
Abstract
Formaldehyde (HCHO) is still a major indoor air pollutant in airtight houses. It has been the subject of numerous complaints regarding health disorders in residents. This article in elaboration indoor environment pollution origin and in harm foundation, an air purification device was designed. TiO2 film was placed in this devoice。An air purification device was designed. And we find from the result of the experiments:
(1)The density of the formaldehyde was reduced with extension of time of the illumination
(2)The degradation rate of the formaldehyde increased with extension of time of the illumination
(3)The thickness of the TiO2 coating have no effect on degradation rate of the formaldehyde
(4)Oxidizing the titanium coating can be used repeatability in degrading the formaldehyde
So we can know from the result that the degradation rate of the formaldehyde by TiO2 coating could arrived 80%, so TiO2 coating has high photo catalytic activity and it have very good performance in protecting the environment.
Keywords: coating; nanoTiO2; photo catalytic; formaldehyde
纳米二氧化钛的制备.docx
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性的评价 实验报告 班级： 组别：指导老师: 小组成员:
实验目的： 1. 培养小组自主设计及完成实验的能力和合作能力。 2. 了解纳米二氧化钛的粒性和物性。 3. 掌握溶胶－凝胶法合成TiO2 的方法。 4. 研究二氧化钛光催化降解甲基橙和亚甲基蓝水溶液的过程和性质。 5. 通过实验，进一步加深对基础理论的理解和掌握，做到有目的合成，提高实验思维 与实验技能。 一、溶胶凝胶法制备二氧化钛 1 实验原理：纳米粉体是指颗粒粒径介于1?100 nm之间的粒子。由于颗粒尺寸的微 细化，使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时，与块状材料相比，在磁性、 光吸收、热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。 纳米Tiθ2具有许多独特的性质。比表面积大，表面张力大，熔点低，磁性强，光吸收性能好，特别是吸收紫外线的能力强，表面活性大，热导性能好，分 散性好等。基于上述特点，纳米Tiθ2具有广阔的应用前景。利用纳米Tiθ2作光 催化剂，可处理有机废水，其活性比普通Tiθ2(约10 μm)高得多；利用其透明性 和散射紫外线的能力，可作食品包装材料、木器保护漆、人造纤维添加剂、化妆 品防晒霜等；利用其光电导性和光敏性，可开发一种Tiθ2感光材料。如何开 发、应用纳米Tiθ2,已成为各国材料学领域的重要研究课题。目前合成纳米二氧 化钛粉体的方法主要有液相法和气相法。由于传统的方法不能或难以制备纳米级 二氧化钛，而溶胶-凝胶法则可以在低温下制备高纯度、粒径分布均匀、化学活 性大的单组分或多组分分子级纳米催化剂[1 ?3]，因此，本实验采用溶胶-凝 胶法来制备纳米二氧化钛光催化剂。 制备溶胶所用的原料为钛酸四丁脂(Ti(O-C4H9)4)、水、无水乙醇 (C2H5θH)以及冰醋酸。反应物为Ti(O-C4H9)4和水，分相介质为C2H5OH，冰 醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过速。使Ti(O-C4H9)4 在C2H5OH中水解生成Ti(OH)4,脱水后即可获得TiO2。在后续的热处理过程中， 只要控制适当的温度条件和反应时间，就可以获得金红石型和锐 钛型二氧化钛。 钛酸四丁脂在酸性条件下，在乙醇介质中水解反应是分步进行的，总水解
纳米二氧化钛的制备及其在涂料中的应用
纳米二氧化钛的制备及其在涂料中的应用 才红 （韩山师范学院化学系，广东潮州 521042） 摘要：以钛酸丁酯复合醇溶胶作为前驱体，采用溶胶–凝胶法 制备TiO2微粒，并将其在不同温度下焙烧，获得了纳米TiO2。在紫外光的照射下，将纳米TiO2添加到成膜物质中，配以添加剂、消泡剂等，合成了纳米复合涂料。黏度、甲醛含量、抗菌 性能、耐热性以及重金属含量的测试结果表明，纳米复合涂料 的各项性能均高于原涂料，尤以由600 °C下焙烧所得纳米TiO2制备的涂料为佳，其黏度为14.6 Pa·s，甲醛降解率为73%，抗 菌圈半径比原涂料增大了88%；在300 °C下烘烤5 h，涂层出 现少量龟裂，但未剥落。 关键词：纳米复合涂料；内墙涂料；二氧化钛；溶胶–凝胶法；焙烧；抗菌 中图分类号：TQ630.6 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2009) 10 – 0063 – 04 Preparation of nano-TiO2 and its application in coatings // CAI Hong Abstract: TiO2 particles were prepared by sol-gel method with Ti(OC4H9)4 as precursor, and then baked at different temperatures to produce nano-TiO2. Nanocomposite coatings were synthesized by adding the nano-TiO2 to film-forming materials combined with additive and foam suppressor under ultraviolet light. The test results of viscosity, formaldehyde content, antimicrobial activity, thermal stability and heavy metal contents showed that the properties of nanocomposite coatings are much better than that of the original coatings, and the coating containing nano-TiO2 obtained by baking at 600 °C is the most excellent with a viscosity of 14.6 Pa·s, formaldehyde degradation rate of 73% and a 88% increase of the radius of inhibition zone compared with that of original coating. The coating has a little crack, but no crumbling off when it is baked at 300 °C for 5 h. Keywords: nanocomposite coating; interior wall coating; titania; sol-gel method; baking; antibacterial Author’s address: Department of Chemistry, Hanshan Normal University, Chaozhou 521041, China 收稿日期：2009–03–30 修回日期：2009–04–15 基金项目：韩山师范学院青年科学基金资助项目（K04013）。 作者简介：才红（1979–），女，河北秦皇岛人，硕士，讲师，主要从事环保型复合涂料的研究和植物纤维的改性与应用。 作者联系方式：(E-mail) tiddychen@https://www.360docs.net/doc/a25382458.html,。1 前言 纳米材料因其具有独特的性能而受到各国科学家的高度重视，被誉为21世纪最有潜力的材料。而纳米TiO2因其易得、耐腐蚀、对光稳定以及较强的光催化氧化能力等优点而倍受关注。制备和开发纳米TiO2已成为科技界研究的热点之一[1-4]。 本文以钛酸丁酯复合醇溶胶作为前驱体，通过溶胶–凝胶法制备了纳米TiO2粉末。为改善纳米材料在涂料中的分散性，先将所制的纳米TiO2粉末溶于少量水中，再将其添加到基质涂料中，配以消泡剂、助剂、分散剂等成分，在紫外光照射下充分搅拌，使涂料中的有害气体在生产过程中得到充分降解，从而得到环保型绿色涂料。这种制备方法的报道甚少，其工艺相对简单，生产效率高，期望对开拓内墙涂料新功能、提高产品质量有一定的参考价值。 2 实验 2. 1 主要试剂与仪器 钛酸丁酯，广州化学试剂厂；内墙涂料及其助剂，潮州市华明涂料厂；琼脂营养液，福建泉州市泉港化工厂；甲醛(w = 37%)、浓硫酸、硝酸(w = 65% ~ 68%)、浓盐酸、乙酰丙酮等均为市售分析纯。 TU1900紫外分光光度计、TAS-990AFG原子吸收分光光度计和XD-2型X射线衍射仪，北京普析通用公司提供；CHDF-2000高分辨率粒径分布测试仪，武汉中创联达科技有限公司；JSM6360LA型扫描电镜(SEM)，日本电子公司。 2. 2 制备纳米TiO2的原理和方法 制备纳米TiO2的反应在常温下即可快速进行，主要发生如下反应： Ti(OC4H9)4 + 4H2O → Ti(OH)4 + 4C4H9OH Ti(OH)4 + Ti(OC4H9)4→ 2TiO2 + 4C4H9OH Ti(OH)4 → TiO2 + 2H2O
水性涂料中甲醛含量的测定 高效液相色谱法(标准状态：现行)
I C S87.040 G50 中华人民共和国国家标准 G B/T34683 2017 水性涂料中甲醛含量的测定 高效液相色谱法 D e t e r m i n a t i o no f f o r m a l d e h y d e c o n t e n t i nw a t e r-b o r n e c o a t i n g s H i g h p e r f o r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h i cm e t h o d 2017-11-01发布2018-05-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准由中国石油和化学工业联合会提出三 本标准由全国涂料和颜料标准化技术委员会(S A C/T C5)归口三 本标准起草单位:中海油常州涂料化工研究院有限公司二陶氏化学(中国)投资有限公司二广州擎天材料科技有限公司二立邦涂料(中国)有限公司二巴斯夫(中国)有限公司二三棵树涂料股份有限公司二广州嘉宝莉科技材料有限公司二中华制漆(深圳)有限公司二上海市涂料研究所有限公司二广东科迪新材料科技有限公司二佛山市顺德区巴德富实业有限公司二合众(佛山)化工有限公司二浙江志强涂料有限公司二上海建科检验有限公司二广州标格达实验室仪器用品有限公司二黑龙江省质量监督检测研究院二东莞市大兴化工有限公司二福州金博建材有限公司三 本标准主要起草人:唐佳瑜二南璇二张捷二黄宁二顾剑勇二董庆晨二彭永森二叶彩平二王智二佟晓芳二裴蓓二陆明二孙立德二刘凤娟二姚东生二许钧强二屈道军二胡晓珍二王崇武二段传喜二谢剑锐二李广东三
纳米二氧化钛的制备方法及形貌特征
纳米二氧化钛的制备方法及形貌特征 盛丽雯重庆交通大学应用化学08300221 摘要：纳米二氧化钛以其优异的性能成为半导体光催化剂的杰出代表，探寻优良的二氧化钛制备工艺有着重要的现实意义。本文主要介绍了近年来国内外纳米二氧化钛制备工艺的研究状况，根据反应体系的物理形态将制备工艺分成气相、液相、固相三大类进行阐述，在此基础上分析比较了不同制备工艺的优缺点，最后展望了今后的发展方向。 关键词：纳米二氧化钛、制备方法、形貌特征。 1 纳米二氧化钛的制备方法 1．1 气相法 气相水解法利用氮气、氧气或空气作载气，把TiC1 或钛醇盐蒸气和水蒸气分别导人反应器，进行瞬间混合快速水解反应。通过改变各种气体的停留时间、浓度、流速以及反应温度等来调节纳米TiO的晶型和粒径。该方法制得的产品纯度高、分散性好、表面活性大，操作温度较低，能耗小，且对材质纯度要求不是很高，可实现连续生产；但控制过程复杂，并且直接影响着产品的晶型和粒径。气相氧化法是以TiC1 为原料，氧气为氧源，氮气作为载气的氧化反应，反应经气、固分离后制得纳米TiO：。该法制得的产品纯度高、分散性好；但设备结构复杂，材料要求耐高温、耐腐蚀，自动化程度高，研究开发难度大。气相氢氧火焰法以TiC1 ，H2，O：为原料，将TiC1 气体在氢氧焰中(700～1 000℃)高温水解制得纳米TiO。产品一般是锐钛型和金红石型的混晶型，产品纯度高、粒径小、表面活性大、分散性好、团聚程度较小，自动化程度高；但所需温度高，对设备材质要求较高，对工艺参数控制要求精确。气相热解法以TiC1 为原料，在真空或原料惰性气氛下加热至所需温度后，导入反应气体，使之发生热分解反应，最后在反应区沉积出纳米TiO。产品化学活性高、分散性好，可以通过控制反应气体的浓度和炉温来控制纳米TiO的粒径分布；但投资大、成本高。 1．2 液相法 溶胶一凝胶法以钛醇盐Ti(OR) 为原料，经水解与缩聚过程而逐渐凝胶化，再经低温干燥、烧结处理即可得到纳米TiO粒子。该法制得的产品纯度高、粒径小、尺寸均匀、干燥后颗粒自身的烧结温度低；但原料价格昂贵、生产成本高，凝胶颗粒之间烧结性差，产物干燥时收缩大。化学沉淀法将沉淀剂加入TiOSO，H TiO，或TiC1 溶液中，沉淀后进行热处理。该法工艺过程简单，易工业化，但易引入杂质，粒度不易控制，产物损失多。水解法以四氯化钛或钛醇盐为原料，经水解、中和、洗涤、烘干和焙烧制得纳米TiO。该法制得的产品纯度高、粒径均匀；但水解速度快、反应难控制、成本大、能耗高、难以工业化生产。水热法以TiOSO，TiC14或Ti(OR)4为原料，高温高压下在水溶液中合成纳米TiO。该法制得的产品纯度高、粒径分布窄、晶型好；但对设备要求高、能耗较大、操作复杂、成本偏高。在综合对比研究了纳米二氧化钛的各种制备方法后，提出了利用偏钛酸原料廉价易得的特点，简化工艺过程，采用化学沉淀法来制备纳米TiO的工艺方案，并进行了长时间的中试，现就该工艺的特点及中试过程中所遇到的问题进行阐述。 1 气相法制备二氧化钛 气相法一般是通过一些特定的手段先将反应前体气化，使其在气相条件下发生物理或化学变化，然后在冷却过程中成核、生长，最后形成纳米TiO2颗粒。 1.1 化学气相沉积法
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油漆甲醛对人体的危害 房子装修好了，各位友友们是不是很兴奋，特别的想住进你的新家呢？如果是的话，那么你就错了，当你用油漆粉刷了墙壁所遗留下来的味道会危害你的健康。油漆甲醛对人体的危害一般有以下七点，木童小编为大家分享，供大家参考学习： 一、油漆甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害 甲醛是一种无色易溶的刺激性气体，甲醛可经呼吸道吸收，其水溶液“福尔马林”可经消化道吸收。长期接触低剂量甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经紊乱、妊娠综合症，引起新生儿体质降低、染色体异常，甚至引起鼻咽癌。高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等都有毒害。甲醛还有致畸、致癌的作用，据流行病学调查，长期接触甲醛的人，可以引起鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症。来自室内装修和装饰材料。用作室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板的刨花板等人造板材，因为使用的胶粘剂以甲醛为主要成份的脲醛树脂，板材中残留的和末参与反应的甲醛会渐向周围环境释放，是形成室内空气中甲醛的主体。含有甲醛成分并有可能向外界散发的其他各类装饰材料，比如贴墙布，贴墙化纤在地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等。 二、油漆甲醛对粘膜、上呼吸道、眼睛和皮肤具有强烈刺激性 甲醛对粘膜、上呼吸道、眼睛和皮肤具有强烈刺激性。接触甲醛整齐可引起眼部灼烧灼感、流泪、结膜炎、角膜炎、鼻炎、支气管炎，重者发生喉痉挛、生门水中和肺炎等;可致皮肤患皮炎长期接触低浓
度甲醛整齐，可有头痛、软弱无力等症状，长期接触地弄懂甲醛可有轻度眼、鼻、咽喉刺激症状，皮肤干燥、皲裂、甲软化等。
三、油漆甲醛对儿童的危害 1、诱发儿童的血液性疾病; 2、增加儿童哮喘病的发病率; 3、导致儿童铅中毒; 4、使儿童的智力大大降低。无论从儿童的身体还是智力发育看，室内环境污染对儿童的危害不容忽视。 四、油漆甲醛对孕妇的危害 室内存在甲醛污染污染，我们通常人能感觉到，比如清晨起床时，感到憋闷、恶心甚至头晕目眩;家里人经常患感冒;经常感到嗓子不舒服、有异物、呼吸不畅;家里人常有皮肤过敏等现象，这些往往就是室内环境污染的表现。根据调查显示，家庭和写字楼装修中和工作场所中各种油漆、涂料和胶黏剂释放的苯污染容易影响女性健康，甚至直接影响孕妇的胎儿发育。发现低浓度的芳香烃有机溶剂污染对新生儿出生体重存在不良影响，可使新生儿出生体重降低和新生儿孕周明显缩短。另外，调查发现，装饰材料和家具中的各种人造板的游离甲醛不仅是可疑致癌物，而且还有可能造成妇女月经紊乱和月经异常，
GB18582-2008 室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量考试
GB18582-2008 室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量 一，单选题,本题型每题有四个备选答案，其中只有一个答案是正确的，多选，不选，错选均不得分。 1. 室内装饰装修材料内墙涂料中游离甲醛含量（mg/kg）应小于等于（）。 A. 60mg/kg B. 75mg/kg C. 90mg/kg D. 100mg/kg 2. 水性墙面涂料中挥发性有机化合物含量（VOC）的限值为（） A. ≤60g/L B. ≤80g/L C. ≤100g/L D. ≤120g/L 3. 室内装饰装修材料内墙涂料中可溶性重金属铅Pb的限值为（） A. ≤60mg/kg B. ≤70m g/kg C. ≤75mg/kg D. ≤90mg/kg 4. 室内装饰装修材料内墙涂料中可溶性重金属铬Cr的限值为（） A. ≤60mg/kg B. ≤70mg/kg
C. ≤75mg/kg D. ≤90mg/kg 二，多选题，本题型每题有5个备选答案，其中至少有2个答案是正确的，多选，少选，错选均不得分。 1. 水分含量测试应采用（）。 A. 红外光谱法 B. 气相色谱法 C. 卡尔·费休法测试 D. 化学法 2. 有下列哪些情况之一时应随时进行型式检验（）。 A. 新产品最初定型时 B. 产品异地生产时 C. 生产配方、工艺及原材料有较大改变时 D. 停产三个月后又恢复生产时 3. 以下能够作为气相色谱法内标物的是（） A. 异丁醇 B. 乙二醇单丁醚 C. 乙二醇二甲醚 D. 二乙二醇二甲醚 三，判断题，本题型每题题干有2个答案，只有一个选择，正确或错误。
1. 挥发性有机化合物(VOC)是指在101.3kPa标准压力下，任何初沸点低于或等于250℃的有机化合物。 对 错 2. 游离甲醛含量分析测试仅采用已确认为分析纯的试剂 对 错 3. 气相色谱法的原理是试样经稀释后，通过气相色谱分析技术使样品中各种挥发性有机化合物分离，定性鉴定被测化合物后，用内标法测试其含量 对 错 一，单选题,本题型每题有四个备选答案，其中只有一个答案是正确的，多选，不选，错选均不得分。 1. 游离甲醛含量分析测试检出限为（） A. 1 mg/kg B. 2 mg/kg C. 3 mg/kg D. 5 mg/kg 2. 气相色谱法，同一操作者两次测试结果的相对偏差应小于（） A. 5% B. 8% C. 10% D. 15%
纳米二氧化钛的性质及应用进展
纳米二氧化钛的性质及应用进展 牙膏工业2006年第3期 纳米二氧化钛的性质及应用进展 李志军王红英 (深圳职业技术学院工业中心518055) 摘要:纳米二氧化钛微粒具有大的比表面积,其表面原子数,表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加,由于其尺寸的 细微化,表现出独特的物理和化学特性,导致纳米二氧化钛微粒的热,光,敏感特性和表面稳定性等方面不同于常规粒子,这 就使其在环境,信息,材料,能源,医疗与卫生等领域有着广阔的应用前景.综述了纳米二氧化钛的性质,并介绍了近年来纳 米二氧化钛的应用研究发展动态. 关键词:纳米粉体二氧化钛性质应用 纳米微粒是指颗粒尺寸在I—lOOnm的超细微 粒.由于纳米微粒具有了量子尺寸效应,小尺寸效 应,表面效应和量子隧道效应,因而展现出许多特有 的性质,在催化,滤光,光吸收,医药,磁介质及新材 料等方面具有广阔的应用前景.纳米二氧化钛因其 具有粒径小,比表面积大,磁性强,光催化,吸收性能 好,吸收紫外线能力强,表面活性大,热导性好,分散 性好,所制悬浮液稳定等优点,因此倍受关注,制备 和开发纳米二氧化钛成为国内外科技界研究的热 点….本文将介绍纳米二氧化钛的一些基本性质 及其主要的应用研究进展. 1纳米TiO的基本结构 二氧化钛是金属钛的一种氧化物,其分子式是 TiO.根据其晶型,可分为板钛矿型,锐钛矿型和金
红石型三种.其中锐钛矿型TiO属于四方晶系,其晶格参数仅0=37.85nm,C0=95.14nm.图1为 两种晶型单元结构图.锐钛矿型TiO的单元结 构中钛原子处于钛氧八面体的中心,其周围的6个氧原子都位于八面体的棱角处,有4个共棱边,也就是说,锐钛矿型的单一晶格有4个TiO分子.锐 钛型TiO的八面体呈明显的斜方晶型畸变,Ti—O 键距离均很小且不等长,分别为I.937×10.m和1.964×10.11'1,这种不平衡使TiO分子极性很强, 强极性使TiO表面易吸附水分子,使水分子极化而形成表面羟基. 这种表面羟基的特殊结合使其表面改性成为可 ●Ti oO 金红石型 (a)(b) 图1TiO2的两种晶型单元结构图[.】 能,它可作为广义碱与改性剂结合,从而完成对TiO2的表面改性. 2纳米TiO的表面性质 2.1表面超亲水性 目前的研究认为,在光照条件下,TiO表面的 超亲水性起因于其表面结构的变化.在紫外光照射下,TiO价带电子被激发到导带,电子和空穴向 TiO表面迁移,在表面生成电子空穴对,电子与 Ti反应,空穴则与表面桥氧离子反应,分别形成正三价的钛离子和氧空位.此时,空气中的水解离吸附在氧空位中,成为化学吸附水(表面羟基),化学 吸附水可进一步吸附空气中的水分,形成物理吸附
纳米二氧化钛的制备
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性评价 实 验 报 告 组别：第七组 组员：曲红玲高晗 班级：应121-2 指导老师：翁永根老师
纳米二氧化钛的制备及其光催化活性评价 一、实验目的 1、掌握利用简单的原料制备纳米材料的基本方法和原理。 2、了解二氧化钛的应用和多种制备方法的优缺点。 3、了解纳米半导体材料的性质。 4、了解纳米半导体光催化的原理。 5、掌握光催化材料活性的评价方法。 二、实验原理 二氧化钛，化学式为2TiO ，俗称钛白粉。多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌。以纳米级2TiO 为代表的具有光催化功能的光半导体材料，因其颗粒细小、比表面积大而具有常规材料所不具备的优点，以及较高的光催化活性、高效的光点转化性能等，在抗菌除雾、空气净化、废水处理、化学合成及燃料敏化太阳能电池等方面显出广阔的应用前景。 1、纳米二氧化钛的制备 纳米二氧化钛的制备方法有很多。主要分为两类：一类是液相法合成，包括液相沉淀法、液相凝胶法、醇盐水解法、微乳液法及水热法；另一类是气相法合成，包括四氯化钛氢氧焰水解法、四氯化钛气相氧化法、钛醇盐气相氧化法、钛醇盐气相水解法、钛醇盐气相热解法。其中，溶胶凝胶法是近年来制备二氧化钛广泛使用的方法。本试验采用溶胶凝胶法制备二氧化钛。 溶胶凝胶法中，反应物为水、钛酸四丁酯，分相介质为乙醇，冰醋酸可调节体系的酸度防止钛离子水解过度，使钛酸四丁酯在无水乙醇中水解生成()4OH Ti ，脱水后即可得到2TiO 。在后续的热处理过程中，只要控制适当的温度条件和反应时间，就可以得到二氧化钛。 在以乙醇为溶剂，钛酸四丁酯和水发生不同程度的水解反应，钛酸四丁酯在酸性条件下，在乙醇介质中水解反应是分步进行的。 一般认为，在含钛离子溶液中钛离子通常与其它离子相互作用形成复杂的网状基团。上述溶胶体系静置一段时间后，由于发生胶凝作用，最后形成稳定的凝胶。此过程中涉及的反应为： ()()OH H C OH Ti O H H OC Ti 944249444+=+ ()()OH H C TiO H OC Ti OH Ti 942494442+=+ ()O H TiO OH Ti 2242+? 2、光催化活性评价 光触媒在光照条件下（可以是不同波长的光照)所起到的催化作用的化学反应，通称为光反应。光催化一般是多种相态之间的催化反应。 本次试验是进行紫外光催化活性评价，分别通过测量在亚甲基蓝和甲基橙中，反应前
纳米二氧化钛综述
纳米二氧化钛的制备综述 摘要综述了纳米二氧化钛的多种制备方法和原理，比较和评述了不同方 法的优缺点。 关键词纳米二氧化钛；制备方法；原理 纳米材料以其特殊的性能和广阔的发展前景引起众多科学家们的广泛关注。纳米材料是指微粒几何尺寸在1nm～l00nm范围内的固体材料。纳米粒子是处于微观粒子和宏观粒子之间的介观系统。纳米材料以其独特的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子效应等性质，而呈现出许多奇异的物理、化学性质，使其在众多领域具有特别重要的应用价值和广阔的发展前景。纳米二氧化钛TiO2是当前应用前景最为广阔的一种纳米材料，它是当前众多纳米材料中的“明星”。我国对纳米二氧化钛的研究已经进入产业化开发与生产阶段，其制备手段可分为物理和化学两大类。本文就采用化学方法制备纳米二氧化钛的一些方法进行总结，并对不同方法的优缺点进行比较和评述。 一气相法 1．气相合成法 气相合成法是一种传统方法。1941年德国Degussa公司率先采用气相四氯化硅氧焰水解制备自炭黑(纳米级的二氧化硅)。在20世纪80年代中后期，气相氢氧焰水解法(Aerosil法)制备纳米级TiO2开始被应用于工业生产中。其生产过程是将精制过的氢气、空气和氯化物(TIC14 )蒸汽以一定的配比进入水解炉高温水解，温度控制在18000C以上，生成TiO2的气溶胶，经过聚集冷却器停留一段时间即形成絮状大颗粒的TiO2，再经过脱酸炉脱酸(吸附在TiO2表面的HC1)后，从而得到产品，其生产原理如下： Ti+2CI4 = TiC14 TiC14 +2H2+ O2 = TiO2 + 4HCI Aerosil法的优点是：原料TiC14获得容易，可挥发，易水解，易提纯，产品无需粉碎，物质的浓度小，生成粒子的凝聚少，气相产物TiO2的表面整洁、纯度高，易控制粒径颗粒分布集中，可得到不同比表面或不同晶型的系列产品。2．气相沉积法 化学气相沉积法可沉积金属、碳化物、氧化物、氮化物、硼化物等，能在几何形状复杂的物件表面涂敷，涂层与基底结合牢固，此方法发展非常迅速。 魏培海以1200C Ti(OC4H9) 为源物质，将一定流量的氮气通入其中进行鼓泡，并作为载气将Ti(OC4H9)带入TiO2反应器，同时将一定量的氮气通入反应器，应用金属气相沉积(MOCVD)方法沉积TiO2薄膜。当基底物质维持在4000C时，在基底表面发生下列反应：Ti(OC4H9)+24 O2=TiO2+16CO2+18 H2O TiO2分子沉积在基底表面，形成金红石型的TiO2薄膜，膜的厚度可通过调节反应时间来控制，此膜具有较强的光响应性能及稳定性，平带电位与溶液的pH值有关，是较理想的光电化学修饰材料。李文军等也以Ti(OC4H9) 为原料，氧气作反应气体，高纯氮作载体，采用低压MOCVD法在单晶硅基片上制备了TiO2薄膜。通过控制基片温度制成不同构型的TiO2。孙顺明应用自制设备及MOCVD 技术，分别在高掺杂硅片和有透明导电膜玻璃的基片上生长了TiO2薄膜。另外，
二级建造师务实
一、单项选择题（共40题，每题1分。每题的备选项中，只有1个最符合题意） 场景（一） 某幼儿园教学楼为3层混合结构，基础采用M5水泥砂浆砌筑，主体结构用M5水泥石灰混合砂浆砌筑；2层有一外阳台，采用悬挑梁加端头梁结构。悬挑梁外挑长度为2.4m，阳台栏板高度为1.1m。为了增加幼儿的活动空间，幼儿园在阳台增铺花岗石地面，厚度为100 mm，将阳台改为幼儿室外活动场地。另外有一广告公司与幼儿园协商后，在阳台端头梁栏板上加挂了一个灯箱广告牌，但经设计院验算，悬挑梁受力已接近设计荷载，要求将广告牌 立即拆除。 根据场景（一）。回答下列问题。 1.本工程主体结构所用的水泥石灰混合砂浆与基础所用的水泥砂浆相比，其（）显 著提高。 A．吸湿性 B．耐水性 C．耐久性 D．和易性 2.按荷载随时间的变异分类，在阳台上增铺花岗石地面，导致荷载增加，对端头梁来说 是增加（）。 A．永久荷载 B．可变荷载 C．间接荷载 D．偶然荷载 3.阳台改为幼儿室外活动场地，栏板的高度应至少增加（）m。 A．0.05 B．0.10 C．0.20 D．0.30 4.拆除广告牌，是为了悬挑梁能够满足（）要求。 A．适用性 B．安全性 C．耐疲劳性 D．耐久性 5.在阳台端头梁栏板上加挂灯箱广告牌会增加悬挑梁的（）。 A．扭矩和拉力 B．弯矩和剪力 C．扭矩和剪力 D．扭矩和弯矩
场景（二） 南方某城市商场建设项目，设计使用年限为50年。按施工进度计划，主体施工适逢夏季（最高气温>30℃），主体框架采用C30混凝土浇筑，为二类使用环境。填充采用空心砖水泥沙浆砌筑。内部各层营业空间的墙面、柱面分别采用石材、涂料或木质材料装饰。 根据场景（二），回答下列问题。 6.根据混凝土结构的耐久性要求，本工程主体混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最 大氯离子含量和最大碱含量以及（）应符合有关规定。 A．最低抗渗等级 B．最大干湿变形 C．最低强度等级 D．最高强度等级 7.按《建筑结构可靠度设计统一标准）GB 50068--2001的规定，本工程按设计使用年限 分类应为（）类。 A．1 B．2 C．3 D．4 8.根据本工程混凝土强度等级的要求，主体混凝土的（）应大于或等于30 MPa，且 小于35MPa。 A．立方体抗压强度 B．轴心抗压强度 C．立方体抗压强度标准值 D．轴心抗压强度标准值 9.空心砖砌筑时，操作人员反映砂浆过于干稠不好操作，项目技术人员提出的技术措施 中正确的是（）。 A．适当加大砂浆稠度，新拌砂浆保证在3h内用完 B．适当减小砂浆稠度，新拌砂浆保证在2h内用完 C．适当加大砂浆稠度，新拌砂浆保证在2h内用完 D．适当减小砂浆稠度，新拌砂浆保证在3h内用完 10.内部各层营业空间的墙、柱面若采用木质材料装饰，则现场阻燃处理后的木质材料 每种应取（）㎡检验燃烧性能。 A．2 B．4 C．8 D．12 场景（三） 某施工单位承接了北方严寒地区一幢钢筋混凝土建筑工程的施工任务。该工程基础埋深
涂料、胶粘剂、板材中甲醛测试结果误差浅析
涂料、胶粘剂、板材中甲醛测试结果误差浅析 发表时间：2018-07-23T12:37:55.123Z 来源：《基层建设》2018年第15期作者：胡锦亮 [导读] 摘要：甲醛属于一种无色的容易溶解的气体，这种气体存在显著的刺激性特征，在水和醇醚中很容易溶入。 广东产品质量监督检验研究院 摘要：甲醛属于一种无色的容易溶解的气体，这种气体存在显著的刺激性特征，在水和醇醚中很容易溶入。常温状态中是气态的形式，并且一般是采取水溶液的形式表现。由于甲醛具有较高的毒性，所以已经成为我国的有毒化学品第二位置，能够致癌和致畸形，严重危害人类的身体健康。在人们进行装修期间，常应用到的材料就是涂料、板材以及胶粘剂，对于以上几种材料的甲醛含量进行良好的控制至关重要。本文对于涂料、胶粘剂以及板材中的甲醛测试结果的误差情况进行剖析。 关键词：甲醛测试结果；胶粘剂；涂料；板材；误差分析 甲醛的化学分子式是（HCHO），其中的40%水溶液称之为福尔马林。甲醛是社会上公认的一种变态反应源，同时属于一种潜在强致突变物。甲醛存在非常强烈的促癌和致癌效果，甲醛中毒主要是通过嗅觉中毒、过敏以及刺激、肝功能异常、免疫功能异常等表现。早在2001年时，我国便出台有关于限量甲醛释放量的规定，也就是在胶粘剂、涂料和板材中均具有明确的规定甲醛释放量。但是实际结果来看，通常会形成非常大的误差情况。所以，加强分析和研究致使试验结果误差的情况尤为关键。 一、甲醛标准溶液的配制和标准工作曲线的绘制 标准曲线为采取标准溶液制作的曲线，对于被测物质含量以及浓度等，在分析仪器响应信号值定量关系描述的一种曲线。分光光度法分析期间，被测物质的浓度响应信号值于相应的范围内是具有直线关系的，在标准曲线上能够观察到测定水样的结果，所以制作标准曲线的质量，是能够对于最终测定结果准确性具有一定的影响的。 （一）甲醛溶液的标定 甲醛溶液标定原理即为大量碘同甲醛之间产生反应，同时采取硫代硫酸钠溶液滴定过量的碘，最终得到甲醛浓度。将浓度是在 35%-45%之间的甲醛溶液（2.5g），在容量瓶（1000mL）内放入，以蒸馏水实施稀释。甲醛溶液的计算浓度的公式为：c1（HCHO）=（V0-V）×15×c2×1000/20。在此公式内，c1表示为甲醛的浓度；V0表示为滴定空白液所用的硫代硫酸钠标准溶液的体积；V表示的是滴定甲醛溶液所用的硫代硫酸钠标准溶液的体积；c2表示的是硫代硫酸钠溶液的浓度；15表示为甲醛（1/2 HCHO）摩尔质量；1000表示的是将mL换算成L；20表示的是20mL甲醛溶液。 （二）绘制标准曲线 采取滴好的甲醛标准溶液，制备出浓度不同的甲醛标准溶液C，同时对于各管吸光度A进行测定。横坐标、纵坐标分别是选择甲醛质量浓度C、吸光度A，进行标准曲线的绘制。试验期间，通常容易出现测定误差的情况，也就是一、二点偏离直线的现象，可实施“b-乘法”举措展开回归分析，之后进行曲线的绘制，也就是回归直线。经回归方程得到回归线斜率，其倒数就是样本测定计算因子。 能够影响到甲醛标准曲线斜率的因素较多。如果配置标准溶液期间，具有越低的稀释倍数则斜率会越大；环境条件因素，即斜率跟温度、湿度以及气压之间具有正相关联性；在操作移液管移液期间，应该采取自上而下准确放量，或者应用准确量取后放下的方式；配置溶液操作时，必须要先采取容量瓶定容，之后再进行充分的混匀；系统误差情况，如果在多次的对于同一测量量展开测量情况下，就会导致最终得到的平均值跟被测量准确值之间形成一定的误差。 二、处理试样和收集甲醛 （一）涂料和胶粘剂 在探究取样的时间方面上，我国提出的GB 18582-2008、GB 18583-2008中，并没有对于涂料和胶粘剂内部甲醛含量测定期间具体要遵循的存放条件以及时间情况进行规定。尽管甲醛是可以在水中溶解的，但是引发检测结果误差的因素包括存放的条件以及取样的时间；蒸馏时加热温度控制也可以对于检测游离甲醛结果情况产生一定的影响。蒸馏法属于收集涂料的一种常用举措，简单便捷，可以对于温度产生良好的控制，但是控制温度属于蒸馏的一项难点，尤其体现在胶粘剂蒸馏方面上。影响到甲醛测定结果的因素包括，加热的温度、加热的方式，同时不同的加热方式以及蒸馏装置，涂料以及胶粘剂的构成不同，也会产生各异的加热温度；蒸馏时间，可以深刻的影响到检测游离甲醛结果。选择合适的温度，以及最佳的蒸馏时间状态中，可以最大化的实现收集到全部的甲醛量，同时依照实验室的实际状态，找到最佳的蒸馏时间；蒸馏液的存放时间，也可以影响到游离甲醛检测的结果。因甲醛是非常容易挥发的，所以在收集之后应立即展开检测，也可在冰箱中进行冷藏，平稳一周时间。 （二）板材 人造板内甲醛释放量，可以受到的影响因素众多。主要的方面涉及到木材的种类、板材的类别和厚度、胶粘剂牌号、表面的处理情况、环境气流的速度以及温度等等。同一板块，及时的相异环境状态中，也会形成不同的甲醛释放量结果，同常规测定物料成分存在显著的差异性。所以，必须要重视的问题就是，选择的测定方法时，应该在测定数据具备典型性的同时，存在良好的重现性以及对比性特点，因此这也是一项难题。美国和日本所提出的干燥器法，为在有水干燥器内放置试件架，试件所释放甲醛通过水进行吸收，进而得到最终的释放量。同时这种方法能够对于密闭室内环境进行模拟，也就是人造板向周围进行释放甲醛量。另外穿孔法的原理就是采取甲苯经液固萃取甲醛，经穿孔器展开萃取甲苯和水溶液。这些方式均为模拟或者近似的方式，在一定条件中具有良好的应用价值。 在取样时间上，当前是没有明确的做出对定的。但是，不管采取怎样的方法实施测定木质材料内游离甲醛，甲醛释放量均属于时间函数，密切的关联于时间。另外，仓储的条件也能够对于甲醛释放量形成影响。 三、测定甲醛含量 首先，乙酰丙酮显色。于pH值为6的乙酸-乙酸铵缓冲剂内，甲醛同乙酰丙酮在加热状态中，会形成黄色络合物。在经过冷却之后，于波长是412nm部位展开吸光度测试，并且依照标准工作曲线展开测定游离甲醛含量。在此种举措中，优势就是操作相对便捷，同时可以获得到良好的稳定性，减小误差情况。但是也具有局限性，即仅在高浓度甲醛测定中进行应用，但是应用甚广。 其次，空白对于测定结果形成的影响情况。收集所获馏分于乙酰丙酮以及乙酸铵溶液中，采取分光光度计将实际的吸光率进行测量。在同样状态中展开空白试验。需要控制吸光度在0.01以下。试剂空白的方式为：第一，直接采取蒸馏水做空白；第二，显色剂加入到蒸馏水中，形成空白；第三，收集干燥器内，将等量蒸馏水放进，在相同条件中对于甲醛加显色剂吸收显色之后，作为空白。参照的就是蒸馏
纳米二氧化钛的制备及性质实验
南京信息工程大学综合化学实验报告 学院：环境科学与工程学院 专业：08应用化学 姓名：章翔宇 潘婷 袁成 钱勇 2010年6月25号
纳米二氧化钛的制备及性质实验 1、实验目的 熟悉溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛的方法及相关操作； 理解二氧化钛吸附实验的原理和操作； 掌握数据处理的方法 2、溶胶凝胶法制备纳米二氧化钛 2.1 需要的仪器 恒压漏斗、茄行烧瓶、量筒、移液管、铁架台、磁力搅拌、磁子、冷凝管、温度计、烘箱、研钵 2.2 需要的试剂 钛酸丁酯异丙醇浓硝酸蒸馏水 2.3 实验步骤 1.50ml钛酸丁酯溶16ml的异丙醇中，摇匀（在恒压漏斗中进行） 得到溶液A 2.取200ml 的蒸馏水，加入0.32 ml 的浓硝酸，摇匀（在茄行烧瓶中进行），得到 溶液B 3.将烧瓶固定在铁架台上，进行磁力搅拌，将溶液A 逐滴滴加至溶液B中，使两溶液 缓慢接触，并进行水解反应，得到溶液C 溶液C室温回流，记载下当时的室温 4.回流分若干天进行，保证回流时间不少于48小时，得到溶液D 5.蒸干方式：将溶液D进行水浴加热85度并不断搅拌将水分蒸发干，得E 6.将E放入烘箱100烘干 7.研磨至粉末状； 2.4 实验结果 1、回流分4天进行，总计回流时间50小时，室温为15℃。 2、经研磨，得到白色细粉末状固体。称量得二氧化钛质量为11.233g,理论产量不小于11.785g，损失为产品转移过程中损失。 3、纳米二氧化钛性质实验 3.1 二氧化钛吸附试验 1、仪器：烧杯（500mL），容量瓶（1000mL），样品瓶（6个），电子天平，磨口瓶，超 声波清洗机，玻璃注射器，过滤器，分光光度计 2、试剂：二氧化钛粉末，染料X-3B（分子量615），蒸馏水 3、实验步骤： 1、用电子天平称取60mg染料，配成1000mL的60mg/L溶液（避光保存）。 2、将烧杯润洗后，倒入100ml染料溶液，再倒入称量好的50mg的二氧化钛粉末。 静置后置于超声波清洗机中（70℃超声40分钟，注意避光）。剩余原液取样保存编
纳米二氧化钛在涂料中的应用效果及性能表征
纳米二氧化钛在涂料中的应用效果及性能表征 一、纳米涂料制备实验部分 改性苯丙乳液、润湿剂、碳十二醇酯、乙二醇、纳米二氧化钛VK-T06、羟乙基纤维素、分散剂、调节助剂、其他助剂。 在原有苯丙乳胶涂料配方中添加一定量的的纳米二氧化钛VK-T06，先与颜料体系(添加一定量的阴离子表面活性剂)通过研磨进行预分散，再在体系中通过多功能分散机充分分散，配置成纳米改性苯丙外墙乳胶涂料。 二、纳米改性涂料性能表征 经过500小时人工老化实验，可以得出结论，在苯丙乳胶涂料中加入金红石纳米二氧化钛VK-T06和，，添加量在0.5～1%左右，涂膜的老化明显降低，说明纳米二氧化钛VK-T06对紫外光起到了屏蔽作用，有效的保护了涂膜。根据变色差(△E值)显示，说明纳米二氧化钛 VK-T06与纳米二氧化硅VK-SP30 配合使用对紫外屏蔽效果更好。 添加0.5%纳米二氧化钛VK-T06改性涂料与不含纳米二氧化钛VK-T06的外墙乳胶涂料进行耐擦洗性和抗老化性等性能的对比测试。各项技术性能指标均有大幅度提高，涂料的抗摩擦和抗擦洗性能提高了13倍。 三、机理分析 耐老化性能是涂料的一项重要性能，事实上材料的老化是多方面的，它包括紫外老化、热老化、臭氧老化和化学老化等。在这些因素中紫外线是造成涂料老化的最重要因素。紫外线是一种比可见光波长短的电磁波，其波长介于200-400nm，按波长大小可分为短波 UVC(200-280nm)、中波UVB(280-320nm)、长波UVA(320-400nm)。 通常情况下，对材料造成老化的是中波紫外线和长波紫外线，因为短波
紫外线一般情况下到达不了地球表面，但随着地球臭氧层的不断破坏，短波紫外线也开始辐射地球表层，紫外指数不断增加。而辐射到地球表面的紫外线其波长越短，能量越强，对人体和高分子材料危害性和破坏性就越大。纳米二氧化钛VK-T06对紫外线的屏蔽是以吸收和散射为主，经紫外分光光度仪检测，它对200nm以上的紫外光线的屏蔽率高达99.99%，当在水溶液中含量为十万分之四时，对紫外光的屏蔽率仍然维持在99.9%以上。纳米氧化硅则是以反射为主，用美国Varian公司Cary-5E分光光谱仪对纳米SiOX多次抽样测试，发现其光学反射谱重复性好，在紫外长波段(320nm-400nm)反射率达到88%；对紫外中波段(280nm-320nm)反射率为85%；对紫外短波段(200nm-280nm)反射率仍在70-80%。 四、结论 1、添加了纳米二氧化钛VK-T06粉体的纳米外墙乳胶涂料与普通乳胶涂料相比，耐擦洗性和抗老化性等性能提高了13倍。 2、添加了纳米二氧化钛VK-T06粉体的纳米外墙乳胶涂料与普通乳胶涂料相比，耐水、弱酸的时间增长2倍，而且能有效的屏蔽紫外线。 3、添加了纳米二氧化钛VK-T06粉体的纳米外墙乳胶涂料与普通乳胶涂料相比，具有更好的防霉，抗菌能力，防污功能有了很大的提高。 4、添加纳米二氧化钛VK-T06和纳米二氧化硅VK-SP30符合材料对苯丙乳胶涂料改性效果较采用单一品种的纳米材料更为显著。 5、使用时，分散越好，上述效果越明显。
纳米二氧化钛水基浆料
纳米二氧化钛水基浆料”的详细说明 一、产品介绍： 纳米二氧化钛分为锐钛矿和金红石两种晶型，化学性质稳定。纳米TiO2是极性很强的粉体，其表面具有亲水憎油特性使得其在水溶液中具有较好的相容性，同时由于纳米颗粒尺寸小，也易于凝聚，影响它在水溶液中的分散性，从而影响了二氧化钛本身优异性能的发挥。同时，高档钛白粉为了更广泛的应用，必须经过表面处理，而其表面处理通常在水溶液中，只有首先实现钛白粉良好的单分散，才能对其颗粒进行表面包裹改性，因此，改善二氧化钛在水溶液中的分散性具有极其重要的意义。 我们通过长期实验制得了分散稳定性很好的纳米TiO2水基浆料，该浆料能够长期静置不沉降，为纳米二氧化钛的广泛应用提供了条件。 二、技术指标： 选用的纳米二氧化钛，相对密度3.83，平均粒径≤100nm，比表面积≥30m2/g，水基浆料的二氧化硅含量从0.5～20％不等（质量百分比）。不同纳米粉体含量的浆料静置稳定性从1～30d不等。 三、产品使用添加量： 纳米二氧化钛浆料作为产品或产品添加剂应用范围很广，对于不同的应用场合添加量相差较大，一般从0.5～20％不等（以纳米TiO2的质量百分比计算）。一般来说，作为化妆品中的防晒剂添加量在1～3％；用于增白保湿为3～5％；用于抗紫外线为3～8％；用于油墨涂料等的添加剂为2.5％左右。 四、产品性能和应用场合： 纳米Ti02粉体，在光学方面具有颜色反应、光电性、紫外线吸收性、红外线反射性等特性，具有抗紫外、自清洁或光催化等特殊功能。在节能、杀菌消毒除臭、空气及污染气净化、废水等去污处理、防雾及自清洁涂层、防晒等方面有着广泛的用途。因此，应加大对“绿色”纳米Ti02的研究、生产、应用与服务。具体情况及作用原理如下： (1)、抗紫外剂，可明显提高耐候性――轿车漆和建筑外墙涂料； 纳米TiO2具有良好的屏蔽紫外线功能。紫外线根据其波长分为UV—A(320～400 nm)区、UV—B(280～320 nm)区、UV—C(190～280 nm)区。纳米TiO2在这3个区内均表现出优异的吸收性能。其机理是纳米TiO2的电子结构由价电子带和空轨道形成的传导带所构成，当受光照射时，比禁带宽度能量大的光被吸收，价带的电子激发至导带，达到吸收紫外线的目的。另外，纳米TiO2微粒的折射率和粒径对光的散射有很大影响，金红石型纳米TiO2的折射率很高，对光的反射、散射能力很强；粒径越小，对光的屏蔽面积越大，一般粒径在30～100 nm之间时，对紫外光的屏蔽效果最好。由此可见，纳米TiO2既能吸收紫外线，又能反射、散射紫外线，是性能优越的紫外线防护剂。把纳米TiO2添加到涂料中以提高涂料的耐候性，是纳米TiO2作为紫外线防护剂的一种最常见的应用。 (2)、纳米环保、抗菌、自清洁作用 纳米TiO2是基于光催化反应使有机物分解而具有抗菌防霉、自清洁效果的：在波长小于400nm的光照下，能吸收能量高于其禁带宽度的短波光辐射，产生电子跃迁，价带电子被激发到导带，形成空穴－电子对（吸收紫外线），