一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术具体涉及一种吸附降解空气中有机污染物的纳米静电纺丝复合材料的制备方法，其制备方法包括以下步骤：Er

A nano electrospinning composite material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法
本专利技术属于环保材料
，涉及一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法，具体涉及一种吸附降解空气中有机污染物的纳米静电纺丝复合材料的制备方法。
技术介绍
随着生产力发展的同时，工业化生产愈来愈快，快速发展的工业化为人们提供高质量、高品质产品的同时，对自然和人类生存的环境产生了巨大的影响。伴随化工工业的发展，产生了大量的有机污染物，这些有机物的产生对人类赖以生存的水、土、空气产生了影响和破坏。甚至在居住和办公材料中也正在缓慢释放着各种有机物。空气中多种有机物苯、甲苯、苯酚、甲醛等污染物已经被证明对人体血液系统、心肺系统、免疫系统等有明显破坏作用。针对上述问题，相关领域科研人员使用不同方法进行了研究并取得了一定效果。例如活性炭吸附法、空气循环膜过滤法、半导体催化降解法等；但是，依然有一定局限性，活性炭吸附法只是将有机物吸附在吸附剂上，吸附剂有明显饱和性，可能造成二次释放，同样膜过滤法也存在饱和性。半导体催化降解法，是依据半导体在特定波长光的照射下，能将光能转化为化学能，促使化合物的分解；该方法具有两个显著的特征：第一，低温、深度反应；光催化降解有机物可在室温下将有机污染物完全降解成二氧化碳和水；第二，光催化可利用特定波长光作为光源来活化光催化剂，驱动氧化－还原反应，达到净化目的，适用范围广，能耗低，能同时处理多种污染物，特别对难降解的有机物具有很好的氧化分解作用。TiO2作为半导体光催化降解有机物的材料具有化学性质稳定，价廉易得，无毒，催化效率高等优点，因而被广泛地用来处理各种有机污染物；但是，由于TiO2催化有机物对光能有特定选择性(Eg＝3.2～4.5eV)，对其具有激发作用的光谱仅限于紫外光谱（波长小于387nm)。然而使用选择性紫外光谱，对激发源有特殊要求，而日常日光中仅含紫外光也仅有3％～5％，且常见的普通玻璃对紫外光谱有强的阻断作用，如果直接利用太阳光激发TiO2，其效率也是相当低的。特定的紫外发光设备价格高、且如果发生误操作还可能造成人体的皮肤灼伤甚至癌变，这就限定了TiO2的应用。使用上转换发光剂ULA(UpconversionLuminescenceAgent)，可以将TiO2在可见光下降解有机污染物，将可见光转换为可为其提供能量的紫外光波。选择含有稀土元素Er的上转换发光剂Er3++YAlO3掺杂到TiO2粉末中，可在可见光照射下降解有机污染物。有研究使用负载型Er3+:YAlO3·TiO2光催化剂既达到了利用可见光处理有机污染的目的，节约了能源，同时充分发挥了TiO2的催化活性，然而在使用中可控性和可回收性不完整。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题提供一种吸附降解空气中有机污染物的纳米静电纺丝复合材料的制备方法。本专利技术的具体技术方案如下：一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法，包括以下步骤：1）Er3+-YAlO3/TiO2前驱液制备：取钛酸四丁酯溶于无水乙醇室温搅拌得溶液A1，所述钛酸四丁酯与无水乙醇的质量比为1-3：5，溶液A1中加入所述溶液A11-1.5倍质量的乙酸得溶液A2，溶液A2中加入所述溶液A21-2倍质量的N,N-二甲基甲酰胺搅拌得溶液A；取物质的量比为1-3:100的硝酸铒六水合物和硝酸钇，溶于所述硝酸铒六水合物和硝酸钇总质量4.5-5倍的蒸馏水中得溶液B，所述硝酸铱物质的量同所述钛酸四丁酯物质的量；取同所述钛酸四丁酯物质的量的硝酸铝，溶于所述硝酸铝质量4.5-5倍的蒸馏水中，在室温搅拌得溶液C；将所述溶液A、溶液B和溶液C按1:1:1混合后，加入所述溶液A、B、C混合溶液总质量7%-11%的聚乙烯吡咯烷酮，磁搅拌得Er3+-YAlO3/TiO2前驱液；2）CoFe2O4前驱液制备取物质的量比为2:1的硝酸铁九水合物和硝酸钴六水合物，溶于所述硝酸铁九水合物和硝酸钴六水合物总质量4-5倍的无水乙醇中搅拌得溶液D1,向溶液D1中加入所述硝酸铁九水合物和硝酸钴六水合物总质量4-5倍的蒸馏水搅拌得溶液D2,向溶液D2中加入所述溶液D质量7%-11%的聚乙烯吡咯烷酮，磁搅拌得CoFe2O4前驱液，所述硝酸钴六水合物物质的量同所述钛酸四丁酯物质的量；3）双针头静电纺丝如图1所示，将所述Er3+-YAlO3/TiO2前驱液和CoFe2O4前驱液等体积分别放置于双针头静电纺丝机的两个注射器中，推进速度0.1mL/h速度进行双针头静电纺丝得膜状复合材料，对所述膜状复合材料煅烧得Er3++YAlO3+TiO2-CoFe2O4复合一维磁性纳米线。优选的，所述步骤1）中的室温搅拌时长不少于2h；优选的，所述步骤1）和步骤2）的磁搅拌时长为10h；优选的，所述步骤3）的双针头静电纺丝机电场电压为25-30KV，所述双针头静电纺丝机的针头距离接收板15cm；优选的，所述步骤3）的煅烧具体步骤为：所述膜状复合材料置于烘箱中80℃烘烤2h，取出冷却至室温，置于马弗炉中以3℃/min速率升温至600℃煅烧2h；本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过纳米静电纺丝双针头制得Er3++YALO3+TiO2—CoFe2O4复合材料，如图2所示，该复合材料因参杂上传发光剂（ULA），使得复合材料不需要专门的紫外灯设备，在可见光下可将空气中有机污染物进行催化降解；本专利技术的复合材料形貌如图3所示，在形态分析中可明显观察到Er3++YALO3+TiO2与CoFe2O4成一维纳米线，比表面积高且材料不易团聚，从而提高催化效率；如图4所示，在VSM测试中，复合材料具有很好的铁磁性，在外加磁场作用下，具有磁可回收性，提高使用功能和使用效率。附图说明图1为双针头（side-by-side）静电纺丝工艺图；图2为本专利技术的纳米静电纺丝复合材料可见光下光催化原理图；图3为本专利技术的纳米静电纺丝复合材料透射电镜形貌图；图4为本专利技术的纳米静电纺丝复合材料VSM磁回滞图；图5为本专利技术的纳米静电纺丝复合材料降解甲醛速率对照图。具体实施方式实施例1一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）Er3+-YAlO3/TiO2前驱液制备：取钛酸四丁酯1.02g溶于1.7g无水乙醇室温搅拌2h得溶液A1，溶液A1中加入4.08g乙酸得溶液A2，溶液A2中加入13.6gN,N-二甲基甲酰胺搅拌得溶液A；取0.04g硝酸铒六水合物和1.15g硝酸钇，溶于6g的蒸馏水中得溶液B；取0.64g硝酸铝溶于3.2g的蒸馏水中，在室温搅拌2h得溶液C；将所述溶液A、溶液B和溶液C混合后，加入3.45g聚乙烯吡咯烷酮，磁搅拌10h得Er3+-YAlO3/TiO2前驱液；2）CoFe2O4前驱液制备取2.4g硝酸铁九水合物和0.87g硝酸钴六水合物，溶于16.35g的无水乙醇中搅拌得溶液D1,向溶液D1中加入16.3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）Er

【技术特征摘要】
1.一种纳米静电纺丝复合材料及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）Er3+-YAlO3/TiO2前驱液制备：
取钛酸四丁酯溶于无水乙醇室温搅拌得溶液A1，所述钛酸四丁酯与无水乙醇的质量比为1-3：5，溶液A1中加入所述溶液A11-1.5倍质量的乙酸得溶液A2，溶液A2中加入所述溶液A21-2倍质量的N,N-二甲基甲酰胺搅拌得溶液A；
取物质的量比为1-3:100的硝酸铒六水合物和硝酸钇，溶于所述硝酸铒六水合物和硝酸钇总质量4.5-5倍的蒸馏水中得溶液B，所述硝酸铱物质的量同所述钛酸四丁酯物质的量；
取同所述钛酸四丁酯物质的量的硝酸铝，溶于所述硝酸铝质量4.5-5倍的蒸馏水中，在室温搅拌得溶液C；
将所述溶液A、溶液B和溶液C按1:1:1混合后，加入所述溶液A、B、C混合溶液总质量7%-11%的聚乙烯吡咯烷酮，磁搅拌得Er3+-YAlO3/TiO2前驱液；
2）CoFe2O4前驱液制备
取物质的量比为2:1的硝酸铁九水合物和硝酸钴六水合物，溶于所述硝酸铁九水合物和硝酸钴六水合物总质量4-5倍的无水乙醇中搅拌得溶液D1,向溶液D1中加入所述硝酸铁九水合物和硝酸钴六水合物总质量4-5倍的蒸馏水搅拌得溶液D2,向溶液D2中加入所述溶液D质量7%-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宁，刘镇林，
申请(专利权)人：甘肃省分析测试中心，
类型：发明
国别省市：甘肃;62