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随着经济的飞速发展,人民生活水平的不断提高,博物馆空气环境恶化日趋严重。为了改善文物的储存环境以及博物馆工作人员的工作环境,本文将尝试制备三类光催化反应剂,研究和比较三类光催化反应剂降解气相甲醛的能力。
TiO2因其本身无毒,光催化反应温度低,对于有毒有害气体良好的降解能力,近年来备受关注。本文将以甲醛为目标降解物,以钛酸四丁酯为原料,并掺杂Fe离子和La离子,使用溶胶凝胶方法制备了三种光催化反应剂。采用滴定法测定光催化反应后剩余的甲醛含量,考察了溶胶体系pH值,煅烧时间和温度,催化剂涂覆层数,光催化反应时间以及掺杂离子的摩尔百分比对于光催化效果的影响。结果显示:对于纯TiO2光催化反应剂,当溶胶体系pH为5,煅烧温度为450℃,煅烧时间为2h,涂覆层数为2层,光催化反应时间为3h时,甲醛降解率为33.48%;对于掺Fe离子的TiO2催化剂,当溶胶体系pH为5,煅烧温度为450℃,煅烧时间为2h,Fe、Ti离子摩尔百分比为0.3%,涂覆层数为4层,光催化反应3h时,甲醛降解率为49.24%;对于掺La离子的TiO2催化剂,溶胶体系pH为5,煅烧温度为450℃,煅烧时间为2h,La、Ti离子摩尔百分比为0.1%,涂覆层数为4层,光催化反应4h时,甲醛降解率为37.61%。掺Fe离子的TiO2催化剂对于甲醛气体的降解效果最好。
空气污染的日益加重,同时对露天文物,特别是露天石质文物带来了巨大的危害,很多石质文物甚至已经图案模糊,难以辨认,对石质文物表面保护已经刻不容缓。
本文通过机械力化学法,以硅油为改性剂,高岭土为改性对象,考察了磨球比,油料比,球磨时间,球磨转速对于高岭土疏水改性效果影响,同时假设了机械化学反应机理,通过红外,SEM、TEM和BET表征考察了球磨改性剂机理和改性前后粉体形貌变化。结果显示:机械力化学法改性高岭土,以含氢硅油为改性剂,当磨球比为8:20,油料比为1:30,球磨转速为500r/min,改性时间为4h,改性粉体接触角可达155.98°;以羟基A型硅油为改性剂,当油料比为1:30,球磨转速为500r/min,改性时间为5h,改性粉体接触角可达158.16°;以羟基B型硅油为改性剂,当油料比为1:30,球磨转速为600r/min,改性时间为4h,改性粉体接触角可达156.84°。同时,IR表征显示含氢硅油以物理或化学吸附方式存在于高岭土表面,且吸附稳定,改性后产物耐溶剂清洗;SEM、TEM和BET表征显示机械改性使高岭土粒度变小,且分散均匀。
同时,本文将疏水改性高岭土加入了石材表面保护剂,开展了初步应用研究。选取了南京地区与文物材质相近的石材作为试样,考察其使用保护剂前后外观,颜色,光泽变化,渗透深度,持水量,憎水性,吸湿性,紫外吸收性能,耐盐,耐二氧化硫,耐酸,耐碱,耐光,耐冻融等性能。结果显示:南京地区石刻文物基材属石灰岩,矿物组成为方解石;正硅酸乙酯(T)防护材料改变了防护前后石材试样的颜色,不符合石刻文物保护剂不改变文物原貌的要求,因此,对其作为文物封护材料进一步使用有待考察;使用P封护剂和添加了改性高岭土的(P1)封护剂的试样石块的疏水性能,吸湿性能,耐酸性能,耐冻融性能和耐光老化性能较其他封护材料要好,使用了P1的试样表面接触角甚至达到了154.85°,改性高岭土的添加改善了封护材料的疏水性能;使用了防护材料后,试样的耐盐侵蚀性能和耐二氧化硫性能有很大提高,实验三个月后,试样外观仍未发生改变。