[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;H2 O2/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H2 O2/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;H2 O2/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.
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