林业科学

作者：朱亮亮1,陈太安2,郑永军3,张凯睿1,张钧1,郑梅2,郑荣波1,*

单位：1. 云南省木材胶黏剂及胶合制品重点实验室 西南林业大学化学工程学院 昆明 6502242. 西南林业大学材料工程学院 昆明 6502243. 汕尾职业技术学院海洋学院 汕尾 516600

关键词：2@SiO2')">TiO2@SiO2,脱木素木材,耐光性

基金：云南省基础研究计划重点项目(202001AS070041);国家自然科学基金项目(31100420)

目的: 在二氧化钛(TiO2) 颗粒表面包覆光惰性物质二氧化硅(SiO2), 制备出具有抑制纳米TiO2固有的光催化活性、仍保留其原有的紫外屏蔽、可见光透明特性、具有核壳结构、单分散、小尺寸纳米TiO2@SiO2, 用于抑制脱木素木材(DW)中残留木质素的光老化, 制备耐光型TiO2@SiO2-脱木素木材(TiO2@SiO2-DW), 以提高DW基功能材料的耐光性, 延长其使用寿命、木材高值化及碳达峰、碳中和, 为经典、普适液-固-液(LSS)法制备的单分散、脂肪酸保护的其他小尺寸纳米颗粒表面的SiO2包覆、改性及功能化提供可行方案。方法: 采用LSS法制备单分散、尺寸约8 nm、表面吸附油酸分子、分散在环己烷中、锐钛矿相纳米TiO2; 反向微乳液法在TiO2纳米颗粒表面包覆SiO2, 制备出单分散、粒径约12 nm、分散在乙醇中、具有核壳结构的纳米TiO2@SiO2; H2O2/HAc除木质素法去除木材中的木质素, 且仍保留木材原有纤维素骨架, 得到H2O2/HAc-脱木素木材(H2O2/HAc-DW); 将TiO2@SiO2浸渍、涂覆在H2O2/HAc-DW表面并机械压制, 制备出TiO2@SiO2-DW; TEM、XRD、FTIR和UV-Vis分别表征纳米TiO2、TiO2@SiO2的形貌/单分散性、晶体结构、表面官能团以及UV-Vis吸收性能; SEM和EDS表征TiO2@SiO2在DW表面的沉积、分布; L*a*b*色差法测量老化前后的色度值、计算总色差ΔE*, 评估DW、TiO2@SiO2-DW的耐光性。结果: TEM表明, 纳米TiO2、TiO2@SiO2均为单分散性, 尺寸分别为8 nm和12 nm; 相机照片表明, 纳米TiO2、TiO2@SiO2可分别分散在环己烷、乙醇中; XRD表明, TiO2、TiO2@SiO2均为锐钛矿相, SiO2壳层为无定形结构; UV-Vis表明, TiO2@SiO2具有UV屏蔽、可见光透明特性; H2O2/HAc-DW中的木质素残留量减少至0.8%; SEM和EDS表明, TiO2@SiO2均匀沉积/镶嵌在DW表面; 相机照片表明, TiO2@SiO2未影响DW的颜色及美观纹理; 加速老化结果表明, 由于木质素残留量低至0.8%, H2O2/HAc-DW的ΔE*降至4.9±0.9, 结合TiO2@SiO2的UV屏蔽作用, TiO2@SiO2-DW的ΔE*进一步降至2.3±0.3。结论: 基于木质素去除、TiO2@SiO2屏蔽UV策略, 成功制备出耐光型TiO2@SiO2-DW, 明显优于纳米TiO2、锑掺杂氧化锡等无机和有机UV屏蔽材料防护下的原木、DW和透明木材的耐光性; TiO2@SiO2-DW的机械强度高于原木, 为LSS法制备的单分散、尺寸约8 nm、脂肪酸保护的其他纳米颗粒表面的SiO2包覆、改性及功能化提供了可行方案。

来源：2022年第3期

《林业科学》期刊编辑部

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