由圖2可知,溶膠用量較少時,污物降解率較低,這是因為光源產(chǎn)生的光子不能被充分吸收,光催化反應(yīng)效率較低;增加溶膠用量,污物降解率迅速升高,當(dāng)溶膠質(zhì)量濃度為0.5g/L時,污物降解率達(dá)到95%左右,此時溶膠在棉纖維上形成了一層均勻薄膜,增大了對光源的吸收面積,光催化效率提高;繼續(xù)增大溶膠用量,污物降解率無顯著變化。這可能是由于過多的Tm/TiO2粒子層層堆積在棉纖維表面,纖維最外層吸收光子的有效光催化成分并未增加。
2.1.3 溶膠陳化時間
在可見光源強(qiáng)度為21.0 mW/cm2,光照時間為210min的條件下,采用0.5g/L Tm/ TiO2溶膠整理棉織物,探討溶膠陳化時間對污物降解率的影響,結(jié)果如圖3所示。
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圖3 溶膠陳化時間對污物降解率的影響
由圖3可以看出,棉織物采用陳化1d的溶膠整理,其上污物降解率僅為20%左右。Ti02是由鈦酸四丁酯在酸催化劑和水的相互協(xié)同作用下,使Ti-OR逐步水解生成Ti-OH,然后發(fā)生縮聚形成Ti-0-Ti結(jié)構(gòu),最終得到Ti02。陳化時間較短時,聚合反應(yīng)仍在進(jìn)行,聚合程度較低,多聚體中心Ti原子的配位體配位數(shù)較少,形成四面體為主的結(jié)構(gòu),具有光催化活性的晶體尚未形成,故催化效率較低。隨著陳化時間延長,溶膠中的晶粒結(jié)構(gòu)更趨近于銳鈦礦晶型的八面體配位結(jié)構(gòu)[9],整理后污物的降解性能提高。織物采用陳化5d的溶膠進(jìn)行整理,污物的降解率可達(dá)到92%;繼續(xù)延長陳化時間,污物降解率無明顯增加。故采用此工藝制各溶膠時,陳化時間以3-5d為宜。
2.1.4 光照條件
采用質(zhì)量濃度為0.5g/L,陳化5d的Tm/Ti02溶膠整理棉織物,探討光照條件對污物降解率的影響,結(jié)果見圖4。
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圖4 光照條件對污物降解率的影響
由圖4可知,隨著光照強(qiáng)度的增加,污物降解率逐漸提高;光源強(qiáng)度為21.0 mW/cm2時,光照180min后污物降解率可達(dá)到92%。Tm/ Ti02受光激發(fā)產(chǎn)生的電子和空穴濃度會影響污物降解速率。Bahnemann D等[10]研究表明,較低光強(qiáng)下,污物降解速率與光強(qiáng)呈線性關(guān)系;中等強(qiáng)度光強(qiáng)下,污物降解速率與光強(qiáng)的平方根呈線性關(guān)系。因此,在4.2-21.O mW/cm2的低光強(qiáng)下,污物降解率隨光照強(qiáng)度增加而提高。較適宜的光照強(qiáng)度為21.0 mW/cm2。
當(dāng)光照強(qiáng)度一定時,污物降解率隨著光照時間的延長而提高;光照180min后,污物降解率達(dá)到最大值;繼續(xù)延長光照時間,降解率無顯著增加。因此,較適宜的光照時間為180min。
2.2 織物自清潔功能的耐洗性
將采用優(yōu)化工藝制備的Tm/Ti02溶膠(質(zhì)量濃度0.5g/L,Tm摻雜摩爾分?jǐn)?shù)比2%,陳化5d)用于棉織物整理,通過比較皂洗前后棉織物上污物的降解率,評價負(fù)載溶膠織物自清潔功能的耐久性,結(jié)果如圖5。
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