稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维，以及使用纤维及其纳米纤维膜的制造工艺形成的挠性且稳定的纳米纤维膜制造技术

本发明专利技术涉及可以由纳米纤维制造工艺制造的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜。根据本发明专利技术的金属氧化物光催化剂纳米纤维具有二氧化钛和锌钨氧化物作为主要组成。纳米纤维的表面由贵金属纳米颗粒构成，并且能够在可见光、UV或太阳光下工作，所述的纳米颗粒以单层形式在锌钨氧化物纳米棒上修饰而成。所述的纳米级材料具有精细的孔隙率和高的表面积。本发明专利技术还可以克服WO3纳米纤维的脆性和不稳定性的问题。

Stable, designed metal oxide nanofibers, and flexible and stable nanofibre membranes formed by fabrication processes using fibers and their nanofibre membranes

The present invention relates to stable metal oxide nanofibers and flexible and stable nanofibre membranes manufactured by a nanofibre manufacturing process according to design. According to the invention, the metal oxide photocatalyst nanofibers have titanium dioxide and zinc tungsten oxide as the main components. The surface of nanofibers is composed of noble metal nanoparticles and can work under visible, UV or sunlight. The nanoparticles are modified on zinc tungsten oxide nanorods in a single layer form. The nanoscale materials have fine porosity and high surface area. The invention can also overcome the brittleness and instability of WO3 nanofibers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维，以及使用纤维及其纳米纤维膜的制造工艺形成的挠性且稳定的纳米纤维膜
本专利技术的化学涉及金属氧化物纳米纤维，和具有挠性、稳定性和制造能力的纳米纤维膜催化剂。专利技术概述本专利技术为贵金属修饰的二氧化钛和锌钨氧化物纳米纤维和纳米纤维膜的研发，其中所述的纳米纤维膜是挠性的、稳定的，能够容易地制造，并且在可见光、UV和太阳光下是活性的。所述的纳米纤维和纳米纤维膜在光催化剂组成、多功能性质、高强度和挠性方面不同于其他的纳米纤维和纳米纤维膜。所述的高表面积和孔隙率的纳米纤维可以通过溶液基处理由针基静电纺丝、纳米蜘蛛静电纺丝和增强/离心纺丝而制造。
技术介绍
环境中由挥发性有机化合物(VOC)产生的空气传播的污染物主要是车辆中的发动机燃烧产生，因此，研发用于消除VOC的新技术在目前情况下是重要的主题。受到关注的VOC消除技术之一是光催化作用，其使用光作为活化能量源。通常，光催化反应需要光用于有机分子(适用于未指明的有机分解)的氧化还原反应。光催化的反应可以在液相和气相中发生，因此该技术是极其多样的，并且具有广泛的应用。此外，该技术的需要优点支持工业规模生产的高潜力，例如自我清洁性质、廉价的材料和低的维护成本。然而，大部分的光催化材料需要高的活化能，其主要在UV光中可以发现，这是因为所述的催化剂具有可见光不能控制的大的带隙。因此，这种缺点可以限制上述技术的工业规模的应用。此外，催化剂的形状和尺寸在有机分解效率中起重要的作用，这是因为光催化反应主要在催化剂的表面上发生。鉴于此，纳米光催化剂由于它们的高表面积，可以是最合适的材料。但是，它们经受结块和再循环效率的挑战。另一方面，薄膜光催化剂可以容易地再循环，但是其具有有限的表面积，这会导致低的有机分解效率。纳米纤维以其高的表面积、再循环能力和无结块材料，可以克服纳米颗粒和膜材料固有的缺点。除了有机污染物分解以外，光催化剂必须获得抗细菌性质，以便扩宽应用范围。对于水污染物分解而言，在液相中使用光催化剂的一个重要缺点是回收工艺。一种回收工艺是离心方法。该方法在试验室规模的应用中极为有效，但是工业生产和应用是昂贵的。综上，纳米材料的应用遭受过滤工艺的挑战，同时薄膜材料具有低表面积的缺点。另一方面，得自纳米纤维的光催化剂材料可以克服在再循环能力和高表面积方面的问题。通常，纳米颗粒合成方法需要高的成本和环境不友好的处理，例如高温或真空系统。这可以使得生产成本和时间消耗增加。废水处理需要通过使用催化剂作为主要组成的合适的方法。由于光催化作用的催化剂化学组成是低成本的并且能够使用自然太阳光催化所述的反应，所以光催化剂作用是最有前途的工艺之一。但是，光催化剂具有两个主要的缺点，其为有限的催化光区域和高的脆性。本专利技术涉及贵金属修饰的二氧化钛和锌钨氧化物纳米纤维和纳米纤维膜的制造。所述的纳米纤维和纳米纤维膜是稳定的，挠性的，容易制造的并且能够在可见光、UV和自然太阳光下工作。本专利技术由特定的组成形成，所述的组成在金属氧化物纳米纤维膜的化学组成和稳定性方面不同于其他的制造方法。由文献和专利审查来看，没有发现类似于本专利技术的记录，如下文所示：InternationalJournalofHydrogenEnergyVolume:40Pages:4558-4566EnhancedphotocatalyticactivityofpalladiumdecoratedTiO2nanofiberscontaininganatase-rutilemixedphase。该文献关于通过高压釜和煅烧合成钯修饰的二氧化钛纳米纳米纤维。产物为用于氢化作用和有机染料降解反应的催化剂。其在金属氧化物材料的组成方面不同于本专利技术。此外，所述的文献未提及金属氧化物纳米纤维膜稳定性的研发。JournalofAlloysandCompoundsVolume:432Pages:269-276ZnWO4photocatalystwithhighactivityfordegradationoforganiccontaminants。该文献关于通过水热工艺和退火处理的锌钨氧化物合成方法。产物为用于气相中甲醛降解的催化剂，其不同于本专利技术专利的处理方法和金属氧化物组成。此外，所述的文献未提及进行氧化物纳米纤维膜稳定性的研发。MaterialsLettersVolume:61Pages:1793-1797ZnWO4-TiO2compositenanofilms:Preparation,morphology,structureandphotoluminescentenhancement。该文献关于在玻璃基底上通过浸涂方法合成二氧化钛和锌钨氧化物，其不同于本专利技术专利的合成工艺。此外，该文献未提及金属氧化物纳米纤维膜稳定性的研发。标题为“Nanoparticlescontainingtitaniumoxide”的专利号US20070202334A1。该专利关于在直径小于200nm的锐钛矿晶体结构中合成二氧化钛纳米颗粒。此外，该专利还关于通过高压釜技术在纳米球形式的纳米纤维表面上掺杂金属，其不同于本专利技术专利的合成方法和组成。此外，该文献未提及金属氧化物纳米纤维膜稳定性的研发。标题为“Nanoparticlescontainingtitaniumoxide”的专利号US20070202334A1。该专利关于在直径小于200nm的锐钛矿晶体结构中合成二氧化钛纳米颗粒。此外，该专利还关于通过高压釜技术在纳米球形式的纳米纤维表面上掺杂金属，其不同于本专利技术专利的合成方法和组成。此外，该文献未提及金属氧化物纳米纤维膜稳定性的研发。标题为“Metalormetaloxidedepositedfibrousmaterials”的专利号US20110192789A1。该专利关于通过电子喷雾技术嵌入在多孔基底上的金属氧化物和金属纳米颗粒上，其不同于本专利技术专利的合成方法和组成。此外，该文献未提及金属氧化物纳米纤维膜稳定性的研发。标题为“Nanofiberandpreparationmethodthereof”的专利号US20110151255A1。该专利关于通过静电纺丝的纳米纤维制造方法。静电纺丝溶液为聚合物和金属复合氧化物的混合物。产物是耐热的且稳定的纳米纤维，其在稳定的金属氧化物纳米纤维膜制造和化学组成方法不同于本专利技术专利。综上，没有文献或专利提出相同的材料处理或化学组成。本专利技术关于贵金属修饰的二氧化钛和锌钨氧化物纳米纤维和纳米纤维膜的制造。所述的纳米纤维和纳米纤维膜是挠性的、稳定的、容易制造并且能够在可见光、UV和太阳光下工作。本专利技术由特定的组成形成，所述的组成在金属氧化物纳米纤维膜的化学组成和稳定性方面不同于其他的制造方法。附图简述图1.在煅烧前和煅烧后纳米纤维的化学和物理特征的图，其中：(a)由偏钨酸铵水合物和醋酸锌水合物在水和乙醇溶液中制造后形成的纳米纤维的物理特征。(b)由偏钨酸铵水合物、醋酸锌水合物和二氧化钛纳米颗粒(P-25)在水和乙醇溶液中制造后形成的纳米纤维的物理特征。(c)由(b)在煅烧后形成的纳米纤维的物理特征得到不均匀的纳米纤维。(d)由纳米纤维(c)的区域显示颗粒结块。(e)由偏钨酸铵水合物、醋酸锌水合物和异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其由二氧化钛和钨氧化物作为主要组成的锐钛矿和金红石晶体构成。所述的纳米纤维的表面包含具有sanmatinite晶体的锌钨氧化物纳米棒。此外，所述的纳米纤维和所述的锌钨氧化物纳米棒的表面通过单层形式的贵金属纳米颗粒修饰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.29 TH 15010079361.一种稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其由二氧化钛和钨氧化物作为主要组成的锐钛矿和金红石晶体构成。所述的纳米纤维的表面包含具有sanmatinite晶体的锌钨氧化物纳米棒。此外，所述的纳米纤维和所述的锌钨氧化物纳米棒的表面通过单层形式的贵金属纳米颗粒修饰。2.根据权利要求1所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的纳米纤维的直径为100-200nm。3.根据权利要求1或2所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的二氧化钛的锐钛矿晶体结构的量高于金红石晶体结构的量。4.根据权利要求1至3的任意一项所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的锌钨氧化物的sanmatinite晶体结构表示尺寸为30-50nm的纳米棒。5.根据权利要求1至4的任意一项所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中在所述的纳米纤维表面上的贵金属纳米颗粒的尺寸为1-15nm。6.根据权利要求1至5的任意一项所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的贵金属纳米颗粒可以选自钯、铂、银、金、铑、铱、钌、锇、钽、钛或它们的混合物。7.根据权利要求6所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的最合适的贵金属纳米颗粒为钯。8.根据权利要求6所述的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的最合适的贵金属纳米颗粒为铂。9.根据权利要求1至8的任意一项所要求的由所述的纳米纤维制造的挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的纳米纤维沿着它们的轴随意地突出。10.根据权利要求1至9的任意一项所要求的由所述的纳米纤维制造的挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中所述的纳米纤维膜能够耐受500-900℃的温度。11.根据权利要求1至10的任意一项所要求的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜，其中：a)将所述的功能聚合物溶液与至少3种金属前体在有机溶剂中混合物，其中所述的金属前体包括钛、钨和锌复合物。所述的混合工艺开始于将所述的钨复合物溶液加入所述的功能聚合物溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·因塔桑塔，N·苏比杰雷尼迪，
申请(专利权)人：国家科技发展署，
类型：发明
国别省市：泰国,TH