竹材的纳米TiO2改性及性能表征.doc

5竹材的纳米TiO2改性及性能表征孙丰波江泽慧基金项目：“十一五”国家科技支撑项目（2006BAD19B05）作者简介：孙丰波（1982-），男，中国林科院、国际竹藤网络中心博士研究生。主要从事生物质材料的纳米改性研究通讯作者：江泽慧，女，教授，从事生物质材料方面的研究，[e-mail]余雁王戈田根林程海涛（国际竹藤网络中心，国家林业局竹藤科学与技术重点实验室北京100102）摘要：本文采用溶胶-凝胶法，在低温条件下制备了TiO2溶胶，并通过浸渍提拉的方式，完成了竹材的纳米TiO2改性。同时利用场发射环境扫描电镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDMX)对改性竹材、TiO2进行形貌及结构表征，研究结果表明，改性竹材表面均生成了直径约为80nm的TiO2颗粒薄膜，提高了竹材的抗老化性能，发挥了TiO2的防护性能。这种方法有望成为竹材功能性改良的新手段，并为TiO2光催化剂在竹材及木材工业中的应用打下了基础，促进了TiO2在生物质材料领域中的应用。关键词：竹材；TiO2；纳米薄膜；抗光变色CharacterizationofNanometer-TiO2-ModifiedBambooSUNFeng-boJIANGZe-hui*YUYanWANGGeTIANGen-linCHENGHai-tao(TheInternationalCenterforBambooandRattanBeijing100102)Abstract:Inthiswork,TiO2solsweresynthesizedunderlow-temperatureconditionbysol-gelmethod.ThecrystallineTiO2filmwithadiameterofapproximate80nmwascoatedonthebambooat105℃.TheTiO2filmswerecharacterizedbyfieldemissionscanningelectronmicroscope(FESEM),X-raydiffraction(XRD)andenergydispersiveX-rayanalysis(EDAX).Theresultsshowedthatnano-TiO2-modifiedbambooat105℃wasmainlycoveredwithnanoTiO2film,whichsignificantlyimprovedtheanti-photodiscolorationpropertiesofbamboo，andconfirmedtheprotectiveperformanceofTiO2films.TherebythenewmethodofmodificationonbamboolaythefoundationfortheuseofTiO2inwoodindustry,andpromotetheuseinthebiomaterial.KeyWord:Bamboo,TiO2,nanofilm,anti-photodiscoloration近年来，纳米TiO2以期优异的光催化活性和物理化学特性，在材料、环境、能源和生命起源等方面获得了较为广泛的研究和应用。研究方法不断得到创新，人们通过沉积法(Leeetal.,2006;Evans,2006;Yamabi,2003;Yanagida,2005)、氧化法(武朋飞等，2005;Wuetal,2004;Birehetal,2000)、粘结法(Zhang,2003)、溶胶-凝胶法(Burdaetal.,2005;王德宪等，1989)等，将TiO2薄膜成功地负载在在玻璃、硅片等基底上。TiO2也因此凭借其优良的光学性能、可重复使用、无二次污染等优点，逐渐被用来作为户外用材料的防护剂，如墙体、玻璃等。随着这些技术的不断成熟，人们开始将这项技术应用于木材等天然生物质材料的防护(Shimizuetal,1999;Daoudetal,2004)。本文以竹材为研究对象，探索低温条件下在竹材表面负载TiO2薄膜的新工艺和方法，以期实现在不明显改变竹材外观的前提下，提高竹材表面的抗老化性能，拓展竹材的使用范围，提高其使用价值。研究结果将对于促进TiO2光催化剂在木材等天然生物质材料中的应用具有重要的理论和实践意义。1材料与方法1.1样品制备竹块试样制备：取尺寸为20mm×50mm×5.8mm，颜色相近的竹材试样若干个，在去离子水中超声清洗20分钟，在105℃下烘至绝干。冷却使用手提式分光光度计（BYK-6834，德国）测量表面各颜色参数，置于干燥器中备用。TiO2溶胶制备：在室温下将钛酸丁酯、去离子水、无水乙醇、盐酸按一定的摩尔比量取后，将去离子水与盐酸混合，并充分搅拌