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纳米服装，真的有纳米材料吗？
436 人阅读发布时间：2020-07-31 15:50
越来越多的高科技已经进入到我们日常生活之中，比如纳米服装。将纳米级的微粒覆盖在纤维表面或镶嵌在纤维甚至分子间隙间，利用纳米微粒表面积大、表面能高等特点，在物质表面形成一个均匀的、厚度极薄的（肉眼观察不到、手摸感觉不到）、间隙极小（小于 100nm）的『气雾状』保护层。使得常温下尺寸远远大于 100nm 的水滴、油滴、尘埃、污渍甚至细菌都难以进入到布料内部而只能停留在布料表面，从而产生了防水、防油、防紫外线等特殊效果。
但是这些衣物经过洗涤，直到最终被丢弃，其中的纳米颗粒又会对环境造成负担。如何测定和评价纳米科技纺织品的纳米颗粒数量和尺寸分布，是纺织行业面对的新课题。
二氧化钛（TiO2）纳米颗粒具有紫外线防护功能和抗菌特性，并且能够提高织物的亲水性并减少异味，因此被越来越多的应用到纺织行业。本应用报告使用单颗粒电感耦合等离子体质谱法（SP-ICP-MS），研究了几种商业纺织产品中 TiO2 纳米颗粒的释放情况。
样品
用于评估的五种纺织样品均从当地商店购买，如表 1 所述。40%TiO2 纳米颗粒（30-50 nm）悬浮液购自美国研究纳米材料公司（US Research Nanomaterials™，位于美国德克萨斯州休斯顿市）。为了促使纳米颗粒分散，将 Triton X-100（购自西格玛奥德里奇公司 Sigma- Aldrich™，位于美国密苏里州圣路易斯）添加到所有溶液中，最终浓度为 0.0001%。
实验
测量总钛时，将 0.25 g 的每种纺织样品切成小片，放入 5 mL 浓硝酸（65%）和 1 mL 的浓 Hydrofluoric acid（49%）中，放入微波炉中消解。消解后，每个样品添加 6 mL 10%H3BrO3（v/v），放入微波炉中与 HF 络合 15 分钟。然后，用去离子水将样品定容至 50 mL，并采用常规 ICP-MS 进行分析。
检查 TiO2 纳米颗粒从织物中的释放情况时，每个样品取 400 cm2，浸入 200 mL 去离子水中。对容器超声处理 15 分钟，然后将其放在摇床上（每分钟 150 次）24 小时。对容器进行第二次超声处理，然后取出等分液体进行分析。向空白去离子（DI）水中掺入 2.7 μg/L TiO2 纳米颗粒，作为对照品。如有必要，用去离子水进一步稀释样品，并在两次稀释之间进行超声处理，大程度地减少纳米颗粒团聚。
所有分析均在珀金埃尔默（PerkinElmer）的 NexION®电感耦合等离子体质谱仪上进行，该质谱仪上运行 Syngistix™以用于 ICP-MS 软件。进行纳米颗粒分析时，使用 Syngisitix 纳米应用模块进行数据收集和处理。表 2 示出了进行 TiO2 纳米颗粒分析的 NexION 工作条件。
实验结果
图 1 示出了 TiO2 纳米颗粒（对照品）和三个样品的信号。这些图表清晰地显示了样品之间的差异：虽然 TiO2 纳米颗粒对照品显示出可重复的、均匀的粒度分布，但样品的纳米颗粒粒度分布更大，高达 200nm。此外，同一类型的样品之间也存在差异，如样品 A 和 D 所示。样品 B 和样品 C 不含大量 TiO2 纳米颗粒。
下面的表 3 和表 4，分别为 A～E 样品中的总 Ti 含量和 TiO2 纳米颗粒的尺寸和浓度。婴儿连体衣 A 和 B 形成了有意思的对比：A 含有的基本全是 TiO2 纳米颗粒，而 B 含有的基本都是其他形态的 Ti 离子。
结论
本研究表明，SP-ICP-MS 能够检测和测定纺织品中释放的 TiO2 纳米颗粒。使用 SP-ICP-MS 可以快速分析大量颗粒，能够提供单个颗粒的信息，克服了常规纳米颗粒分析技术的局限性。本研究结果表明，各个纺织产品都含有粒度和浓度不等的 TiO2 纳米颗粒。
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