涉海抗菌耐蚀性TiO2复合薄膜的制备及其性能研究.docx

涉海抗菌耐蚀性TiO2复合薄膜的制备及其性能研究
摘要：
本文研究了一种涉海抗菌耐蚀性TiO2复合薄膜的制备方法及其性能。采用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米颗粒，然后将其与氨基硅油和含氟化合物进行混合，利用旋涂和烘烤技术制备了TiO2复合薄膜。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)等测试手段对制备的复合薄膜进行了表征。同时，对其抗菌性和耐蚀性进行了研究，结果表明，该复合薄膜具有较强的抗菌性和耐蚀性，具有很好的应用前景。
关键词：涉海、抗菌、耐蚀、TiO2、复合薄膜
1.介绍
随着人们对海洋资源的开发和利用，对涉海设备和建筑材料的需求也越来越大。然而，海洋环境的复杂性与苛刻性，对材料的耐蚀性和抗菌性要求都很高。钛白粉(TiO2)作为一种重要的功能材料，在涉海领域具有广泛的应用前景。TiO2具有良好的光催化活性和化学稳定性，可以降解有机污染物和抑制微生物生长，是一种理想的抗菌耐蚀材料。
然而，单纯的TiO2薄膜在海洋环境中的应用受到了很多限制，如光催化效率低、抗菌能力不足、机械性能差等。因此，研究制备抗菌耐蚀性TiO2复合薄膜是当前的研究热点。
2.实验部分
2.1材料
氯化钛(TiCl4，99.5%)、乙醇(98%)、NH3·H2O(25-28%)、氨基硅油(AAS)、TEOS和含氟化合物均为实验室常用试剂。
2.2制备TiO2纳米颗粒
将10mL的乙醇和30mL的去离子水混合，加入1.2mL的NH3·H2O，在室温下搅拌10min，然后加入0.5mL的TiCl4溶液，继续搅拌10min。将反应混合物移至85℃的水浴中，保持反应温度15min，产生絮状沉淀，然后用去离子水洗涤3次，并在60℃下干燥，得到TiO2纳米颗粒。
2.3制备TiO2复合薄膜
取一定量的氨基硅油和TEOS，加入小分子含氟化合物，混合均匀，加入制备好的TiO2纳米颗粒，搅拌60min。将混合物用旋涂法施于不锈钢板表面，然后在150℃的烘箱中烘干1h，得到TiO2复合薄膜。
2.4特性分析
采用SEM、TEM、FT-IR和XRD等手段对制备的TiO2复合薄膜进行了表征。同时，对其抗菌性和耐蚀性进行了测试。
3.结果与讨论
3.1特性分析
SEM和TEM的结果显示，制备的TiO2复合薄膜具有均匀、致密的纳米级结构。FT-IR测试结果表明，复合薄膜中含有氨基硅油和含氟化合物，并且吸附了TiO2纳米颗粒。XRD分析结果表明，复合薄膜中TiO2纳米颗粒为锐钛矿相。
3.2抗菌性能
采用溶液接种法测试TiO2复合薄膜的抗菌性能。在含有大肠杆菌的培养基中，将不锈钢板和复合薄膜分别浸泡，经过24h孵育后，观察大肠杆菌的生长情况。结果表明，复合薄膜具有明显的抑菌作用，大肠杆菌生长受到了很大的抑制。
3.3耐蚀性能
采用电化学测试方法测试TiO2复合薄膜的耐蚀性能。将不锈钢板和复合薄膜放入含NaCl的电解液中，在恒电位下进行极化测试，测得复合薄膜在海水环境中具有良好的耐蚀性。
4.总结
本文利用溶胶-凝胶法制备了TiO2纳米颗粒，然后与AAS和含氟化合物混合，制备了涉海抗菌耐蚀性TiO2复合薄膜。通过SEM、TEM、FT-IR和XRD等测试手段对复合薄膜进行了表征，并且测试了其抗菌性和耐蚀性。结果表明，制备的TiO2复合薄膜具有较强的抗菌性和耐蚀性，适用于涉海设备和建筑材料的防污染和防腐蚀。