專利名稱：一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑的制備領(lǐng)域，特別涉及一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人口的劇烈膨脹，人類對(duì)能源的需求大幅度增加，全球性環(huán)境問題也日益顯著。為此太陽能的利用開發(fā)顯得尤為重要，而作為其中重要部分的半導(dǎo)體光催化技術(shù)有望成為解決環(huán)境和能源問題的有效方式。將太陽能轉(zhuǎn)化為潔凈氫能的光解水技術(shù)將徹底解決化石能源枯竭和溫室效應(yīng)帶來的危機(jī)，而光催化降解消除有毒有機(jī)污染物將成為解決環(huán)境污染的一條廉價(jià)可行的途徑。因此，設(shè)計(jì)合成可循環(huán)利用的高效可見光光催化材料，已成為研究工作者面臨的重要課題之一。目前應(yīng)用最成熟的光催化劑是納米TiO2，但由于其禁帶寬度較寬需要紫外光激發(fā)才能具備氧化有機(jī)物的能力，限制了 TiO2在環(huán)境凈化方面的應(yīng)用范圍。半導(dǎo)體復(fù)合光催化劑是由兩種能帶位置匹配的半導(dǎo)體組成，一般為異源半導(dǎo)體復(fù)合。這種能級(jí)的耦合作用使得半導(dǎo)體的禁帶寬度減小，進(jìn)而使復(fù)合半導(dǎo)體的吸收波長范圍擴(kuò)大到可見光區(qū)域。一方面，窄禁帶寬的半導(dǎo)體可以在可見光下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，另一方面，通過與具有不同禁帶寬度的強(qiáng)互補(bǔ)性的半導(dǎo)體進(jìn)行復(fù)合，有利于電荷分離，抑制電子-空穴的復(fù)合，提高光量子產(chǎn)率和催化效率。近年來，國內(nèi)外開展了一系列在柔性纖維基質(zhì)上負(fù)載TiO2類光催化劑的研究，利用纖維材料的三維和多級(jí)結(jié)構(gòu)特征，突破了負(fù)載型光催化材料長期局限于陶瓷、玻璃和金屬等無機(jī)材料的限制。在柔性材料界面原位組裝納米異質(zhì)光催化劑，構(gòu)建高效可見光催化功能織物，是本發(fā)明的研究亮點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，該方法設(shè)計(jì)新穎，制備方法簡單、成本低，不增加新設(shè)備，易于工業(yè)化生產(chǎn)；本發(fā)明的纖維原料來源廣，易加工成各種形狀，使用方便；本發(fā)明的多相異質(zhì)可見光催化功能織物對(duì)有機(jī)污染物降解效果好，無二次污染，可長期使用。本發(fā)明的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，包括:(I)將織物在有機(jī)溶劑中超聲清洗30-60min，在30-40°C干燥3_4h，再在凈洗劑中于40-45°C處理25-35min，60-65°C干燥5_10min，得到處理后的織物；(2)將四異丙醇鈦滴加入去離子水中，升溫至60_80°C，攪拌l_2h，得溶液A ;其中四異丙醇鈦和去離子水的體積比為1:9-11 ;(3)將硝酸鉍加入到硝酸溶液中，滴加潤濕劑和金屬螯合劑，攪拌20_30min，得溶液B ;其中硝酸鉍用量為四異丙醇鈦用量的0.5 5%，濕潤劑用量為owf2%-5% ；(4)將偏釩酸鹽加入去離子水中，升溫至50-60°C，攪拌25-30min，得到溶液C ;其中偏釩酸鹽和硝酸鉍的摩爾比為1:1;(5)將溶液B與溶液C依次滴加至溶液A中，攪拌2_3h，堿劑調(diào)節(jié)pH值為8_10，得到納米異質(zhì)光催化整理溶液D ;(6)將處理后的織物浸潰到上述納米異質(zhì)光催化整理溶液D中，油浴升溫至70-90°C，反應(yīng)6-8h，烘干，即得多相異質(zhì)可見光催化功能織物。所述步驟(I)中有機(jī)溶劑為乙醇、乙酸乙酯或丙酮。所述步驟(I)中織物為非織造布、機(jī)織布或針織布；凈洗劑為凈洗劑Span-one。所述步驟(I)中凈洗劑為凈洗劑Span-one (德桑化工)，凈洗劑LS (德美化工)，凈洗劑 6501 (Basf)或凈洗劑 Kieralon OL (Basf)0所述步驟(I)中所述的織物的纖維為棉纖維、聚酰亞胺纖維、活性炭纖維、聚酯纖維、聚丙烯纖維、竹纖維，蠶絲纖維、麻纖維、羊毛纖維、大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、錦綸纖維中的一種或兩種的混紡纖維。所述步驟(3)中濕潤劑為JFC、吐溫或曲拉通，金屬螯合劑為乙二胺四乙酸二鈉、尿素、檸檬酸、氨基三乙酸、酒石酸或聚丙烯酸；金屬螯合劑在溶液B中的濃度為
0.05-0.4mol/L ;硝酸溶液的濃度為 0.5_3mol/L。所述步驟(4)中偏釩酸鹽為偏釩酸鈉或偏釩酸銨。所述步驟(5)中滴加速率為2 4mL/min。所述步驟(5)中的堿劑為氨水、氫氧化鈉或碳酸鈉。所述步驟(2) - (5)中攪拌速率為200 300rpm。所述步驟(2)所述的溶液A中去離子水與步驟(I)中所用織物的比例分別為50 70mL:1g ;步驟(3)所述的溶液B中硝酸溶液與步驟(I)中所用織物的比例為20 30mL:1g ；步驟(4)所述的溶液C中去離子水與步驟(I)中所用織物的比例為20 30mL: lg。所述步驟(6)中烘干溫度為40_50°C。本發(fā)明制備的多相異質(zhì)可見光催化功能織物可應(yīng)用于印染廢水回用、企業(yè)污水排放處理、空氣污染凈化等環(huán)境治理領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景和市場前景。本發(fā)明在低溫環(huán)境下預(yù)制備納米TiO2溶膠，通過依次引入硝酸鉍和偏釩酸鹽的穩(wěn)定溶液，形成BiV04/Ti02的納米混晶溶液，在升溫的過程中將BiVO4與TiO2進(jìn)行晶體耦合，組成異質(zhì)結(jié)，提升TiO2的電子-空穴對(duì)的分離效率。采用原位生長方式在柔性織物表面進(jìn)行光催化劑的負(fù)載，利用PH調(diào)控技術(shù)合成所需BiVO4與TiO2的晶型。本發(fā)明既解決了光催化劑在空氣凈化時(shí)的粉塵污染問題，又能避免光催化劑在柔性基材上團(tuán)聚效率下降的問題；光催化纖維織物表面的光觸媒具有高親水性，兼具強(qiáng)氧化性，可有效降解表面的污染物，保持自身清潔，同時(shí)具有抗菌效果，對(duì)有害微生物進(jìn)行有效的殺滅。有益.效果(I)本發(fā)明的光催化劑設(shè)計(jì)新穎，制備方法簡單、成本低，不增加新設(shè)備，易于工業(yè)化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明的纖維原料來源廣，易加工成各種形狀，使用方便；(3)經(jīng)本發(fā)明處理后的纖維織物在可見光條件下能通過光催化快速降解染料廢水或有毒氣體，并將其變?yōu)闊o毒無害的物質(zhì)；(4)本發(fā)明的多相異質(zhì)可見光催化功能織物對(duì)有機(jī)污染物降解效果好，無二次污染，可長期使用。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1( I)羊毛織物表面預(yù)處理用丙酮超聲清洗羊毛織物(lg)30min, 3(TC干燥3h,再在高效凈洗劑Kieralon OL(Basf)中于40°C處理25min,60°C干燥IOmin,得到預(yù)處理羊毛織物；(2)溶液A的配制將6mL四異丙醇鈦逐滴加入到60mL去離子水中，升溫至70°C,以300rpm的速度攪拌Ih得溶液A ；(3)溶液B的配制將0.12g硝酸 鉍加入到濃度為2mol/L的30mL硝酸溶液中，并滴加0.05g JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)和0.55g乙二胺四乙酸二鈉，于300rpm攪拌30min,得溶液B ；(4)溶液C的配制

將0.03g偏鑰;酸銨加入到20mL去離子水中，升溫至60°C,于300rpm攪拌25min,至溶液均勻透明，得到溶液C ;(5)整理液D的配制將溶液B與溶液C依次緩慢滴加至溶液A中，控制滴加速率為3mL/min，300rpm攪拌lh，通過氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=9，得到納米異質(zhì)光催化劑整理溶液D ；(6)織物的后整理將步驟(I)得到的預(yù)處理羊毛織物浸潰到上述納米異質(zhì)整理溶液D中，油浴升溫至90°C，反應(yīng)8h，最后經(jīng)50°C烘干，得到染料廢水凈化羊毛織物。將本發(fā)明制得的水環(huán)境凈化羊毛織物和普通的活性炭廢水脫色材料分別裝入同一型號(hào)的廢水凈化器內(nèi)，以350W氙燈為光源，降解濃度為50mg/L的染料廢水，通過紫外可見分光光度計(jì)測(cè)量降解前后染料廢水的吸光度，并計(jì)算其剩余濃度，得出染料廢水的凈化率，其結(jié)果如下:
權(quán)利要求
1.一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，包括: (1)將織物在有機(jī)溶劑中超聲清洗30-60min，在30-40°C干燥3_4h，再在凈洗劑中于40-45°C處理25-35min，60-65°C干燥5_10min，得到處理后的織物； (2)將四異丙醇鈦滴加入去離子水中，升溫至60-80°C，攪拌l_2h，得溶液A;其中四異丙醇鈦和去離子水的體積比為1:9-11 ; (3)將硝酸鉍加入到硝酸溶液中，滴加潤濕劑和金屬螯合劑，攪拌20-30min，得溶液B；其中硝酸鉍用量為四異丙醇鈦用量的0.5 5%，濕潤劑用量為owf2%-5% ； (4)將偏釩酸鹽加入去離子水中，升溫至50-60°C，攪拌25-30min，得到溶液C;其中偏釩酸鹽和硝酸鉍的摩爾比為1:1 ; (5)將溶液B與溶液C依次滴加至溶液A中，攪拌l-3h，堿劑調(diào)節(jié)pH值為8-10，得到納米異質(zhì)光催化整理溶液D ； (6)將處理后的織物浸潰到上述納米異質(zhì)光催化整理溶液D中，在70-90°C，反應(yīng)6-8h，烘干，即得多相異質(zhì)可見光催化功能織物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中有機(jī)溶劑為乙醇、乙酸乙酯或丙酮；織物為非織造布、機(jī)織布或針織布；凈洗劑為凈洗劑Span-one，凈洗劑LS，凈洗劑6501或凈洗劑Kieralon OL0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中所述的織物的纖維為棉纖維、聚酰亞胺纖維、活性炭纖維、聚酯纖維、聚丙烯纖維、竹纖維，蠶絲纖維、麻纖維、羊毛纖維、大豆蛋白纖維、牛奶蛋白纖維、錦綸纖維中的一種或兩種的混紡纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中濕潤劑為JFC、吐溫或曲拉通，金屬螯合劑為乙二胺四乙酸二鈉、尿素、檸檬酸、氨基三乙酸、酒石酸或聚丙烯酸；金屬螯合劑在溶液B中的濃度為0.05-0.4mol/L ；硝酸溶液的濃度為0.5-3mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中偏釩酸鹽為偏釩酸鈉或偏釩酸銨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中滴加速率為2-4mL/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(5)中的堿劑為氨水、氫氧化鈉或碳酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(2) - (5)中攪拌速率為200 300rpm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)所述的溶液A中去離子水與步驟(I)中所用織物的比例分別為50 70mL:1g ;步驟(3)所述的溶液B中硝酸溶液與步驟(I)中所用織物的比例為20 30mL:1g ；步驟(4)所述的溶液C中去離子水與步驟(I)中所用織物的比例為20 30mL: lg。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，其特征在于:所述步驟(6)中烘干溫度為40-50°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多相異質(zhì)可見光催化功能織物的制備方法，包括(1)清洗織物；(2)將四異丙醇鈦滴加至去離子水中，升溫至60～80℃反應(yīng)1～2h得溶液A；(3)將硝酸鉍加入到硝酸溶液中，滴加潤濕劑、金屬螯合劑，得溶液B；(4)將偏釩酸鹽加入到去離子水中，升溫至50～60℃，攪拌得溶液C；(5)將溶液B與溶液C依次加入溶液A中，反應(yīng)2～3h，調(diào)節(jié)pH至堿性，得到異質(zhì)光催化劑整理溶液D；(6)將預(yù)清洗織物浸漬到整理液D中，70～90℃，反應(yīng)6～8h，烘干即得。本發(fā)明的制備方法簡單，無二次污染；所得的功能織物在可見光照射下能有效凈化印染廢水、空氣污染。
文檔編號(hào)D06M11/46GK103194886SQ20131013402
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者何瑾馨, 王振華, 張韡, 劉保江, 瞿建剛, 王曉亮, 陳若陽 申請(qǐng)人:東華大學(xué), 上海三伊環(huán)境科技有限公司