[00736375]Sol-gel与高频作用木材表面负载硅钛复合膜的调控机理及其光催化、疏水性研究

木材作为一种环保材料，易加工，强重比高，纹理独特，具有调温、调湿等功能。但也有诸多缺陷：易吸湿，且引起尺寸变化、变形，污染物附着表面后，改变了表面颜色，甚至表面化学结构发生改变，导致木材腐朽等。该项目采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法，通过高频作用，使木材表面负载硅钛复合膜，该膜具有疏水性、光催化性等，使木材表面具自清洁功能，解决了木材表面易吸湿、易受污染等难题。 主要结果为：(1)利用硅、钛前驱体及催化剂，生成溶胶，经陈化、干燥后使木材表面负载硅钛复合膜，在钛醇比1：5，钛硅比1：0.2，钛酸比1：0.5，钛水比=1：1，干燥温度100℃生成的复合膜最好，具有很好的疏水性和光催化性。(2)木材负载硅钛复合膜后，先经103℃普通干燥，然后置于高频作用条件下的250℃微超高温作用，使膜的结构进一步发生变化。SiO₂处于无定形态，而TiO₂属于锐钛矿型结构，催化活性增强。当光催化时间为6h时，观光木负载硅钛复合膜改良材催化偶氮染料浓度由40mg/l降低到了28.9mg/l，减少27.75％，具有很好的光催化效果。(3)复合膜中SiO₂和TiO₂发生交联结合，且与木材有化学结合，TiO₂为锐钛矿型结构，部分呈金红石相。(4)硅钛复合膜木材表面改良材，具有优良的疏水性和光催化性等，水接触角达127.3°，紫外光下180min内对罗丹明B的脱色率达到94％。(5)利用Fe³⁺离子、Zr⁴⁺离子作为修饰物质，进一步改善了木材表面硅钛复合膜的结构，增强了性能。以Fe³⁺掺杂的，其以Fe₂O₃的形式存在于复合膜中，降解甲基橙达40.37％。以Zr⁴⁺离子掺杂的，与SiO₂有化学结合，产生Si-O-Zr结合，硬度显著提高，达到123HV，比素材提高196％，降解甲基橙达59.2％。 采用Sol-gel法及高频作用，能同步使木材表面负载硅钛复合膜，该复合膜具有很好的光催化、疏水性等，使木材具有自清洁功能，使木材用得更好、更永。项目成果可应用于生产实木装饰墙材料、仿古墙材料等，既体现实木色泽、纹理，又有防水、耐脏功能，还具有适宜的凹凸手感。