针对蛋白质纤维材料的纳米粒子催化、抗紫外效应及其调控

Inorganic semi-conductive UV absorbers have been exploited extensively in outdoor textile, coating materials for building blocks and sunscreen cosmetic areas due to their excellent UV absorption and stable optical properties. However, many concerns have arisen on the strong phtocatalytic property of inorganic UV absorbers on the materials, in particular, protein fibers, whose integrity can be jeopardized easily by strong photocatalytic property. And the durability of the fibers coated with various functional inorganic materials is not satisfactory since no/weak chemical bond exists in between. Therefore, the proposed project will set up an efficient solution to this critical challenge via applying modified titanium dioxide nanoparticles to achieve protein fibers owing stable optical property. Briefly, this work will adopt St?ber method and electrostatic layer by layer technique to prepare solid or hollow core-shell structure of hybrid materials based on titanium dioxide and silica dioxide. The present proposal will investigate the influence of the outer layer properties of the hybrid materials on the UV absorption property, examine the relationship between the photocatalytic property and UV absorption property and then select the hybrid materials with suitable structure to protein fibers. In the due course of this project, it is expected that the photocatalytic property of titanium dioxide will be eliminated as an excellent UV absorber to improve the optical stability of protein fibers significantly.

无机半导体抗紫外纳米材料因其显著的紫外吸收能力和稳定的光学性质越来越广泛的应用于户外纺织用品、建筑涂层及防晒护肤品中，然而其较强的光催化活性对低光稳定性材料特别是蛋白质纤维的影响是不可忽视的。同时无机材料与蛋白质纤维之间没有可以连接的化学基团，使得纳米材料难以固着在纤维表面以保证其防护作用的耐久性。为此，如何实现消除无机紫外吸收材料的光催化活性并使其可以与蛋白质纤维表面键合连接，是目前极具挑战性和重要性的一项前沿课题。本申请将以二氧化钛纳米粒子为研究对象，拟采用经典的St?ber方法和静电层状自组装技术将二氧化钛纳米粒子包覆形成实心或空心的核壳结构，揭示外层结构对紫外吸收能力的影响，分析光催化活性与紫外吸收能力之间的关系，确定出适合于蛋白质纤维的二氧化钛的结构和表面性质，预期达到降低并或消除二氧化钛纳米粒子光催化活性的目的，从而为二氧化钛做为抗紫外材料以增强蛋白质纤维材料的光稳定性提供依据

无机半导体抗紫外纳米材料因其显著的紫外吸收能力和稳定的光学性质越来越广泛的应用于户外纺织用品、建筑涂层及防晒护肤品中，然而其较强的光催化活性对低光稳定性材料特别是蛋白质纤维的影响是不可忽视的。同时无机材料与蛋白质纤维之间没有可以连接的化学基团，使得纳米材料难以固着在纤维表面以保证其防护作用的耐久性。为此，如何实现消除无机紫外吸收材料的光催化活性并使其可以与蛋白质纤维表面键合连接，是目前极具挑战性和重要性的一项前沿课题。本申请以二氧化钛纳米粒子为研究对象，拟采用经典的Stöber方法和静电层状自组装技术将二氧化钛纳米粒子包覆形成实心或空心的核壳结构，揭示外层结构对紫外吸收能力的影响，分析光催化活性与紫外吸收能力之间的关系，确定出适合于蛋白质纤维的二氧化钛的结构和表面性质，达到降低并或消除二氧化钛纳米粒子光催化活性的目的，从而为二氧化钛做为抗紫外材料以增强蛋白质纤维材料的光稳定性提供科学依据。. 本项目良好的完成了申请书中原定研究内容，深入探索了无机纳米壳状结构对二氧化钛纳米粒子的紫外吸收能力、光催化活性的影响，探讨了两者之间的相互关系从而确定了最佳的结合点，研究了最大程度降低二氧化钛光催化活性的机理和方法，并实现了复合材料在蛋白质纤维上的应用，掌握了获得稳定的功能化蛋白质纤维的后处理方法。另外在完成本项目目标的同时，基于对二氧化钛光催化活性的深入了解，我们发现提高二氧化钛的光催化活性对有效的处理纺织印染过程中的废水有着非常重要的意义。因此我们开展了二氧化钛与多孔型二维片状无机材料的复合的研究，得到的TiO2/P-BNNSs复合材料不仅具有高光催化活性（可见光催化）而且带有较强的吸附能力，研究结果表明这种功能性复合材料可以循环使用展现了其在实际纺织印染废水处理的巨大潜力。