具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料及其制备方法。本发明专利技术通过制备海胆状氧化物刺球，并将其分散于纳米纤维悬浮液中，再负载于无纺布表面，制备了海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜；并通过在该杂化膜表面沉积纳米二氧化钛，得到了具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料。通过上述方式，本发明专利技术不仅能够利用海胆状氧化物优异的吸附性能及光催化作用对有机污染物进行高效吸附与降解；还能够利用海胆状化合物较大的比表面积有效提高过滤效率；同时利用原子沉积的纳米二氧化钛进一步提高光催化作用，实现光催化解毒功能。催化解毒功能。催化解毒功能。

Nanofiber filter protective material with photocatalytic detoxification function and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及过滤防护材料
，尤其涉及一种具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着全球人口的快速增长，工业现代化和城市化的不断发展，环境的污染问题日益严重，其中纺织染整过程中使用的有机染料、医用抗生素以及空气中的细小颗粒物等，已经成为威胁人类生存发展的重大问题。在缺乏有效过滤及防护的条件下，这些有机污染物和微小颗粒物能够随着水源或者呼吸作用进入人体，对人体健康构成巨大威胁。因此，当前亟需开发一种既能够对有机污染物、微小颗粒物进行有效过滤和对有机污染物高效降解的过滤防护材料。
[0003]在现有的各类过滤防护材料中，非织造的无纺布过滤材料以其成本较低、过滤效率好等优势被广泛用作过滤防护材料。然而，现有的过滤防护材料大多仅能起到简单的过滤作用，无法对有机污染物进行降解。
[0004]目前，在针对有机污染物的各种降解方法中，光催化降解以其安全无毒、能耗低、稳定性高等优点得到了广泛的应用。如何制备性能优异的光催化材料并将其应用于过滤领域，是当前的研究重点。
[0005]公开号为CN110787790A的专利提供了一种海胆状金属氧化物多孔光催化材料及其制备方法和应用，该专利通过将双金属盐溶液与有机配体配合成纳米短棒状金属有机骨架，并在有机溶剂中自组装成海胆状金属有机骨架微刺球结构，经高温煅烧后得到海胆状金属氧化物多孔光催化材料，从而通过多级拓扑结构及双金属的协同作用，显著提高光催化效率。然而，该专利提供的制备方法耗时较长，且需要进行复杂的冷冻干燥处理，难以大规模生产，同时整体制备过程仍较为繁琐、能耗高且需要昂贵的冷冻干燥设备。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的过滤防护材料及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料及其制备方法。通过制备海胆状氧化物刺球，并将其分散于纳米纤维悬浮液中，制备了海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜，从而在起到光催化作用的同时提高了过滤的效率；并通过在该杂化膜表面沉积纳米二氧化钛，进一步提高防护材料的光催化效率，得到具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1、将均苯三甲酸、一价过渡金属盐和稀土金属无机盐按照预设摩尔比加入第一溶剂中，充分反应后，经离心、洗涤、干燥，得到刺球状金属有机框架；对所述刺球状金属有机框架进行高温煅烧，得到海胆状氧化物刺球；
[0010]S2、将纳米纤维分散于第二溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；再将步骤S1得到的所述海胆状氧化物刺球加入所述纳米纤维悬浮液中，充分分散后得到复合悬浮液；再将所述复合悬浮液负载于无纺布表面，得到海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜；
[0011]S3、将纳米二氧化钛沉积于步骤S2得到的所述海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜表面，得到具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述均苯三甲酸、一价过渡金属盐和稀土金属无机盐的预设摩尔比为(2.5～3.5):(0.8～1.2):1。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述反应在常温下进行，反应时间为1～3h。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述高温煅烧的温度为450～600℃，煅烧时间为1～3h。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述复合悬浮液中，所述纳米纤维的质量分数为1～3wt％，所述海胆状氧化物刺球的质量分数为0.02～0.1wt％。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述沉积过程采用原子沉积方法进行，设置沉积温度为80～200℃，循环沉积次数为50～300圈。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述一价过渡金属盐为硝酸银，所述稀土金属盐为硝酸铕、氯化钆、硝酸铽中的一种。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述海胆状氧化物刺球的尺寸为10～30μm；所述纳米纤维为直径为100～1000nm的乙烯
‑
乙烯醇共聚物纳米纤维。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述第一溶剂为去离子水和乙醇的混合溶剂；所述第二溶剂为异丙醇和去离子水的混合溶剂。
[0020]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料，该纳米纤维过滤防护材料根据上述技术方案中任一技术方案制备得到。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料在紫外光或可见光的光照条件下，能够降解亚甲基蓝和4
‑
硝基苯酚。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023](1)本专利技术通过制备海胆状氧化物刺球，并将其分散于纳米纤维悬浮液中，再负载于无纺布表面，制备了海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜；进一步在该杂化膜表面沉积纳米二氧化钛，得到了具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料。基于上述制备方法，本专利技术不仅能够利用海胆状氧化物优异的吸附性能及较高的光催化效率对有机污染物进行高效吸附与降解；还能够利用海胆状化合物较高的比表面积有效提高过滤效率。在此基础上再沉积纳米二氧化钛，能够利用其与纳米纤维间的吸附作用使其牢固地负载于杂化膜表面，在进一步提高光催化效率的同时提高防护材料的比表面积，使制得的具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料提高对微小颗粒的过滤效果，以满足实际应用的需求。
[0024](2)本专利技术通过将均苯三甲酸、一价过渡金属盐和稀土金属无机盐按照预设摩尔比加入第一溶剂中，充分反应后，经离心、洗涤、干燥，即可得到刺球状金属有机框架；对该刺球状金属有机框架进行高温煅烧后，即制得了海胆状氧化物刺球。与现有技术中海胆状氧化物刺球的制备方法相比，本专利技术提供的方式在保持海胆状氧化物吸附作用和光催化降
解效果的同时，有效缩短了反应时间，且不需要进行复杂的冷冻干燥处理，整体制备过程简便易行，更能满足工业化生产的需求。
[0025](3)本专利技术提供的制备方法能够将海胆状氧化物刺球有效应用于过滤防护领域，使制得的纳米纤维过滤防护材料同时具有对有机污染物的光催化解毒功能和对细小颗粒物较高的过滤效率，从而在有效降解有机污染物的同时实现高效过滤，起到优异的防护作用。且本专利技术提供的制备方法简便易行、可控性高，适合工业化大规模生产，具有较高的实际应用价值。
附图说明
[0026]图1为实施例1中制备的海胆状氧化物刺球的扫描电子显微镜形貌图。
[0027]图2为实施例1中纳米纤维的扫描电子显微镜形貌图。
[0028]图3为实施例1中沉积的纳米二氧化钛的扫描电子显微镜形貌图。
[0029]图4为实施例1中制备的具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将均苯三甲酸、一价过渡金属盐和稀土金属无机盐按照预设摩尔比加入第一溶剂中，充分反应后，经离心、洗涤、干燥，得到刺球状金属有机框架；对所述刺球状金属有机框架进行高温煅烧，得到海胆状氧化物刺球；S2、将纳米纤维分散于第二溶剂中，得到纳米纤维悬浮液；再将步骤S1得到的所述海胆状氧化物刺球加入所述纳米纤维悬浮液中，充分分散后得到复合悬浮液；再将所述复合悬浮液负载于无纺布表面，得到海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜；S3、将纳米二氧化钛沉积于步骤S2得到的所述海胆状氧化物与纳米纤维无机有机杂化膜表面，得到具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料。2.根据权利要求1所述的具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述均苯三甲酸、一价过渡金属盐和稀土金属无机盐的预设摩尔比为(2.5～3.5):(0.8～1.2):1。3.根据权利要求1所述的具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，所述反应在常温下进行，反应时间为1～3h；所述高温煅烧的温度为450～600℃，煅烧时间为1～3h。4.根据权利要求1所述的具有光催化解毒功能的纳米纤维过滤防护材料的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，所述复合悬浮液中，所述纳米纤维的质量分数为1～3wt％，所述海胆状氧化物...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘轲，夏明，王栋，刘迎，武艺，程芹，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：