自清洁玻璃自清洁性能的表征方法研究

【摘要】： 自清洁玻璃的自清洁性能一直是玻璃企业和消费者十分关心的问题,然而由于对自清洁玻璃的性能进行评价时采用的表征方法、参数各不相同,导致测量结果之间可比性差,难以对相关的产品实施有效的质量监控和性能评价。因此研究制订统一的性能评价标准,对于规范行业的发展和引导市场的认可都是十分必要的。本文从自清洁玻璃两个关键的性能指标:光催化性和光致超亲水性着手,分别研究了这两种性能的表征方法。 自清洁玻璃的光催化性能采用甲基橙溶液褪色法来表征,对相关的影响因素进行了全面的研究,对样品面积、甲基橙溶液浓度和体积、光照条件等实验条件进行了优化,确定了最佳测量条件:光源为1支365nm波长的灯管与4支254nm波长的灯管的组合光源(平均辐射强度:365nm,3.5 mW/cm2;254nm,2.5 mW/cm~2);样品面积25cm~2,甲基橙溶液浓度20mg/L、体积12ml,辐照时间1小时。在最佳实验条件下,对1#自清洁玻璃进行重复性实验,光催化性能的有关表征参数测量结果的相对误差均小于15%。同时采用油酸失重法与甲基橙溶液法进行了对比论证研究,两种方法的测量结果是一致的,都如实地反映了自清洁玻璃的光催化活性,解决了以往在测量自清洁玻璃光催化性能中出现的反常现象问题。 通过测量不同光照条件下自清洁玻璃与水的接触角的变化情况,研究了自清洁玻璃的光致超亲水性。不仅考虑了自清洁玻璃在光照条件下向超亲水性转变的速率,而且还考察了在无光照条件下,自清洁玻璃由超亲水性向初始状态恢复的速率,提出了表征参数ν,从而为评价自清洁玻璃光致超亲水性提供了定量的依据。研究发现随着光源波长的缩短、强度的增强,自清洁玻璃达到超亲水性所需的光照时间缩短;而将已经达到超亲水性的自清洁玻璃置于暗处,其接触角在前几个小时内上升速度较快,约为1.5°/h,12小时后接触角上升至25°左右,然后逐渐减慢,两种不同的自清洁玻璃上升的速率基本相同。 通过本研究为制定行业标准提供了参考依据。 【关键词】：自清洁玻璃 光催化性 光致超亲水性 表征方法
【学位授予单位】：中国建筑材料科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TQ171.73
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 自清洁玻璃的发展概况10-12
• 1.2 自清洁玻璃的自清洁机理12-15
• 1.2.1 TiO_2薄膜的光催化机理13-14
• 1.2.2 TiO_2薄膜的光致超亲水性机理14-15
• 1.3 自清洁玻璃的研究现状及展望15-20
• 1.3.1 自清洁玻璃的制备方法15-18
• 1.3.2 自清洁玻璃的自清洁性能的表征方法18-19
• 1.3.3 自清洁玻璃的发展前景19-20
• 1.4 课题的提出与意义20-21
• 第2章 自清洁玻璃光催化性能表征方法的研究21-50
• 2.1 光催化性能表征方法中需要解决的问题21-23
• 2.2 甲基橙溶液法的原理及表征参数的推导23-28
• 2.2.1 基本原理23-24
• 2.2.2 甲基橙溶液法原理24-26
• 2.2.3 平均量子效率的计算26-27
• 2.2.4 光解效率的计算27-28
• 2.3 主要试剂及仪器28
• 2.4 实验过程28-29
• 2.5 结果与讨论29-44
• 2.5.1 样品杯和光反应器的设计29-30
• 2.5.2 有机污染物的选择30-31
• 2.5.3 样品面积的选择31-32
• 2.5.4 甲基橙浓度和体积的确定32-35
• 2.5.5 光照条件（波长、强度、时间）的确定35-40
• 2.5.6 方法的重复性及误差范围40-41
• 2.5.7 方法的可靠性论证41-44
• 2.6 其他表征方法的探索44-48
• 2.6.1 甲基蓝薄膜法44-46
• 2.6.2 催化氧化传感器测量法46-48
• 2.7 本章小结48-50
• 第3章 自清洁玻璃光致超亲水性的表征方法的研究50-60
• 3.1 方法原理50-52
• 3.1.1 接触角的概念50
• 3.1.2 亲水性的概念50-51
• 3.1.3 接触角的测量原理51-52
• 3.2 主要仪器与试剂52
• 3.3 实验过程52-53
• 3.4 结果与讨论53-59
• 3.4.1 光源波长对光致超亲水性的影响53-54
• 3.4.2 光源强度对光致超亲水性的影响54-56
• 3.4.3 光照时间对光致超亲水性的影响56-57
• 3.4.4 光致超亲水性表征参数ν的计算57-58
• 3.4.5 太阳光与人造光源的强度对光致超亲水性影响的比较58-59
• 3.5 本章小结59-60
• 结论60-62
• 参考文献62-66
• 附录 油酸失重法66-67
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文67-68
• 致谢68

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