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文档简介

纳米二氧化钛（TiO2）是常用的紫外防护剂，广泛应用于防晒护肤和涂料抗紫外老化。在作为物理防晒剂时，由于其表面能较大，存在易团聚、分散性不佳的缺点，同时具有较强的光催化能力，因此需要对其进行表面包覆改性。然而大多数改性材料无法阻挡紫外辐射，这削弱了TiO2的紫外防护能力。木质素是一种产量丰富、价格低廉的可再生资源，也是一种安全无毒、具有良好紫外吸收性能的天然高分子材料。研究人员利用木质素成功对TiO2表面改性，提高TiO2分散性的同时增强了紫外防护性能。摘要：采用一步水热酯化反应将不同来源的木质素紧密包覆在二氧化钛表面，得到木质素改性二氧化钛复合纳米颗粒。DLS分析显示经木质素包覆改性后，二氧化钛粒径增大8~12nm；TG分析测得复合纳米颗粒中木质素包覆量（质量分数）为7.6%~9.0%；TEM及XPS测试结果证实：木质素的羧基与二氧化钛表面羟基之间发生了酯化反应，从而使木质素紧密包覆在二氧化钛表面。在此基础上，将木质素改性二氧化钛复合纳米颗粒作为唯一防晒组分制备了防晒霜，测定了防晒指数SPF值并与只含二氧化钛的防晒霜进行了性能对比。结果显示：添加质量分数为10%和20%的溶剂型木质素改性二氧化钛后防晒霜的SPF值分别为43.88和72.83，明显高于添加二氧化钛的防晒霜，且肤感更优，达到日常防晒的要求。在此基础上探讨了木质素改性强化二氧化钛紫外防护性能的机理。结论天然木质素通过一步酯化反应紧密包覆在TiO2表面形成复合纳米颗粒，包覆量为7.6%~9.0%，包覆层厚度为10nm左右。酯化反应发生在木质素的羧基与TiO2表面羟基之间。经木质素改性的TiO2的紫外防护性能相比原料TiO2有大幅提升。具有较佳抗紫外性能的溶剂型木质素OL改性TiO2得到的复合纳米颗粒OL@TiO2抗紫外性能最优，OL@TiO2添加质量分数为10%和20%的防晒霜的SPF值分别达到43.88和72.83，超过同等添加量下TiO2防晒霜的2倍。研究表明，木质素改性强化TiO2紫外防护性能的机理包括以下3方面：（1）木质素的表面化学包覆使TiO2颗粒表面粗糙度明显增加，提升了TiO2对紫外线的散射和反射；（2）包覆在TiO2表面的木质素是天然防晒剂，能有效地吸收紫外线；（3）木质素与TiO2发生氧化还原反应，形成的Ti3+缺陷和醌类木质素结构，能够进一步强化复合纳米颗粒的紫外吸收能力。木质素改性TiO2复合纳米颗粒制备

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