復合纖維的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于功能材料領域，具體涉及一種靜電紡絲法制備Fe2CVV2O5復合纖維的方法。
【背景技術】
[0002]能源危機與環(huán)境問題是人類二十一世紀面臨的兩個重大難題，隨著世界經濟的發(fā)展、人口的增長和人們生活水平的提高，不可再生能源的消耗急劇增加，己經瀕臨枯竭。同時，隨著化石能源的大規(guī)模開采利用，以及高耗能、高污染、粗放型的工業(yè)發(fā)展帶來嚴重的大氣污染和水污染，給人類的賴以生存的環(huán)境造成了嚴重的破壞。目前污染物處理的方法主要有:物理吸附法、微生物分解法、化學氧化法和高溫焚燒法等。這些方法對環(huán)境的保護和治理都起到了重大作用，但是這些技術普遍存在著能耗高，不能徹底將污染物去除，易產生二次污染等方面的缺陷。因而，利用新型可再生能源，開發(fā)研宄高效、低能耗和深度去除污染物的技術成為環(huán)保研宄領域追求的目標。
[0003]半導體光催化技術在利用太陽光能開發(fā)可再生能源及環(huán)境凈化上表現出巨大的應用前景，利用半導體氧化物材料在光照下表面能夠受激活化，有效氧化分解有機物、還原重金屬離子等特性，抗菌和清除異味，在污水處理、空氣凈化、太陽能利用、抗菌和自清潔功能等方面具有廣闊的應用前景，V2O5作為過渡金屬半導體氧化物，具有相對較低的能隙值(2.3eV)，為光催化劑材料提供廣泛的光吸收譜。然而，單一的V2O5光生電子與光生空穴對復合太快，影響其光催化效果，故與Fe2O3半導體復合，改性其光催化效果，復合材料在新型光催化劑領域中具有良好的應用前景。
[0004]通過傳統(tǒng)方法制備的光催化劑多為粉體，粉體顆粒尺寸較大，制備過程復雜，反應周期長，而且粉體容易團聚，難以分離和回收，嚴重制約了其光催化技術的商業(yè)化進程。制備納米纖維就能很好的解決這一問題，制備納米纖維最高效的手段就是采用靜電紡絲技術，靜電紡絲技術是指在高壓靜電發(fā)生器產生的高壓靜電場的作用下，通過溶膠-凝膠方法獲得的帶電高分子溶液或熔體在高壓靜電場中噴射變形流動，在這一過程中，經溶劑蒸發(fā)或熔體冷卻過程而使溶質固化，最終制得無紡纖維氈物質的一種技術手段。通過靜電紡絲技術制備的一維納米纖維具有高長徑比、高比表面積和納米級微孔的產物特點。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提供了一種工藝簡單、操作方便、制備周期短的靜電紡絲法制備Fe2CVV2O5復合纖維的方法，該方法制備的Fe203/V205復合纖維在可見光下具有良好的光催化性。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明的靜電紡絲法制備Fe203/V205復合纖維的方法包括以下步驟:
[0007](I)紡絲液的配制:按照Fe:V = 0.5?1.5:0.5?1.5，優(yōu)選0.8?1.2:0.8?1.2，優(yōu)選約1:1的摩爾比稱取乙?；C和三乙酰丙酮鐵(總質量記為ma)溶于有機溶劑(優(yōu)選極性有機溶劑例如醇類溶劑如無水乙醇或醚類溶劑如乙醚或酮類溶劑如甲乙酮)中，持續(xù)攪拌，直至溶質完全溶解；然后向其中加入質量為mb的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)Jima:m b= 1: 1.5?6，優(yōu)選1:2?4，更優(yōu)選約1:3，持續(xù)攪拌至均勾，得到紡絲液；
[0008](2)靜電紡絲:將上述紡絲液進行靜電紡絲，獲得納米纖維薄膜；
[0009](3)干燥和煅燒:將上述納米纖維薄膜干燥后煅燒，去除聚乙烯毗咯烷酮，得到Fe203/V205見合纖維ο
[0010]優(yōu)選地，在將乙?；C和三乙酰丙酮鐵溶于有機溶劑時，乙?；C和三乙酰丙酮鐵的總質量與有機溶劑的質量之比為1:5?100，優(yōu)選1:20?1:60，更優(yōu)選1:30 ?50。
[0011]靜電紡絲優(yōu)選在溫度為30-40°C，濕度< 35%，優(yōu)選< 30%，進一步例如< 20%(例如濕度10-30% )的環(huán)境下進行，將制備好的紡絲液加入到帶有金屬針頭的注射器中，注射器針頭接電源正極，以鋁箔片作為接受裝置，接上電源負極，接收距離為8-25cm，優(yōu)選10-20cm，優(yōu)選13cm，電壓為5_30kV，優(yōu)選10_20kV，優(yōu)選約16kV，紡絲液推注速度為0.001-0.lmL，優(yōu)選0.0lmL/min，得到納米纖維薄膜。
[0012]干燥和煅燒步驟優(yōu)選包括將附有納米纖維薄膜的鋁箔片置于干燥箱中干燥(例如在100?170°C下，優(yōu)選150-160°C下10分鐘?10小時，優(yōu)選約4h);將干燥后的纖維薄膜置于馬弗爐中以1_52°C /min，優(yōu)選約2V Mn的升溫速率加熱至450_600°C，優(yōu)選約500°C，保溫1-6小時，優(yōu)選約3h，去除聚乙烯毗咯烷酮，得到Fe203/V205復合纖維。
[0013]優(yōu)選地，所述的步驟⑴中鐵與釩的摩爾比Fe:V = 1:1。
[0014]優(yōu)選地，步驟⑴中的有機溶劑的添加量使得聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在有機溶劑如無水乙醇中的質量濃度為5-15%，優(yōu)選6-10%，更優(yōu)選約8.5%。
[0015]優(yōu)選地，所述的步驟⑴中采用乙酰基丙酮釩和三乙酰丙酮鐵為Fe203/V205復合纖維的前驅體，將其溶于水乙醇中，前驅體總質量與聚乙烯吡咯烷酮的質量比值為1:3。
[0016]優(yōu)選地，所述的步驟(2)的接收裝置為鋁箔，復合纖維覆蓋在鋁箔上。
[0017]本發(fā)明還提供了通過上述方法獲得的Fe2CVV2O5復合纖維。
[0018]綜上所述，相比于現有技術的制備方法，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0019](I)本發(fā)明采用靜電紡絲法制備光催化復合材料，紡絲過程是連續(xù)的，制備速度快，并且操作工藝簡單、方便。
[0020](2)本發(fā)明通過控制制備過程中的各種參數，得到的纖維粗細均勻連續(xù)，纖維直徑小且表面凹凸不平，使其具有較大的比表面積，從而使光催化降解效率明顯提高，表現出良好可見光催化性能。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明制備工藝示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例1所制備的復合纖維燒結前的SEM圖。
[0023]圖3為本發(fā)明實施例1所制備的Fe203/V205復合纖維SEM圖。
【具體實施方式】
[0024]以下通過具體實施例來說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明不受所列舉的具體實施例任何限制。本領域技術人員清楚，在不偏離本發(fā)明主旨和范圍的情況下可以對本發(fā)明做出變化或調整，這些變化或調整也納入本發(fā)明的保護范圍內。
[0025]實施例1
[0026]制備過程如圖1所示。
[0027](I)紡絲液的配制:用電子天平稱取0.1Og乙?；C和0.1Og三乙酰丙酮鐵，溶于8.05ml無水乙醇溶液中，持續(xù)攪拌，直至溶質完全溶解；然后再向上述溶液中加入0.6g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，持續(xù)攪拌，直至PVP完全溶解，得到紡絲液；
[0028](2)靜電紡絲:采用升溫和除濕手段，控制溫度為30_40°C，濕度彡35%的環(huán)境下進行靜電紡絲，將步驟(I)制備好的紡絲液加入到帶有金屬針頭的注射器中，注射器針頭接電源正極，以鋁箔片為接收裝置，接上電源負極，紡絲距離為13cm，電壓為16kV，紡絲液推注速度為0.0lml/min，