磁控溅射制备稀土激活功能性抗菌纺织材料的研究
作为最受关注的一种无机抗菌剂，TiO2光催化材料主要利用的是387.5nm以下的紫外光，大大限制了其使用范围。人们目前利用金属离子掺杂、半导体复合等方法，提高TiO2的光催化活性，扩大激发光的波长范围。
本文在详细介绍了抗菌剂分类、抗菌织物制备方法的基础上，针对TiO2激发光波长范围小的缺陷，提出采用绿色环保的磁控溅射技术，在室温条件下，将稀土Nd及光催化型抗菌材料TiO2共同沉积在涤纶纺粘非织造布表面，制备纳米结构的稀土激活TiO2薄膜，以宽化TiO2的吸收光谱，使其在可见光照射的情况下具有较好的抗菌效果，实现纺织材料表面抗菌功能化。
论文主要探讨了稀土Nd及TiO2溅射工艺参数(溅射功率、溅射压强和气体流量)，沉积方式，溅射时间以及反应气体等因素对稀土激活TiO2薄膜抗菌性能的影响。采用振荡烧瓶法对样品进行抗菌性能测试。利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)和电感偶合等离子体发射光谱仪(ICP)对纳米结构稀土激活TiO2薄膜进行表面微观形貌、晶体结构、元素分布及元素含量的研究，同时对该样品的紫外可见光特性、卫生安全性、薄膜与基材间的相容性和抗菌稳定性进行考察和分析。
抗菌测试结果表明：以TiO2/Nd/TiO2的沉积方式，在TiO2薄膜中掺杂一定量的稀土Nd可以有效的提高其抗菌性能。在实验范围内，随稀土含量的增加，抗菌性能逐渐提高，当稀土的相对含量为1:10时，稀土激活TiO2薄膜的抗菌性能最好，但是，随着稀土Nd含量的进一步增加，反而降低了样品的抗菌性能。随溅射时间的延长，抗菌性能逐渐改善并在TiO2溅射60min后趋于稳定；在溅射过程中通入O2作为反应气体，有效改善了样品的抗菌性能。而溅射功率、溅射压强、气体流量等溅射工艺参数对抗菌性能影响较小。
AFM、XRD以及ICP的分析结果表明，稀土激活TiO2薄膜中生成了结晶度较好的锐钛矿型TiO2，基材表面由极其微小的纳米级粒子组成，并呈连续覆盖的状态。稀土Nd作为过渡元素，掺杂于TiO2薄膜中引起的晶格畸变、电子捕获以及产生的细化作用，是纳米TiO2薄膜抗菌性能提高的主要原因。
磁控溅射技术;抗菌织物;制备方法;稀土激活TiO2薄膜
江南大学
硕士
纺织工程
王鸿博
2008
中文
TS106.85
47
2009-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）