一种光催化复合纳米纤维膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于纳米纤维膜制备技术领域，具体公开了一种光催化复合纳米纤维膜及其制备方法与应用。本发明专利技术通过控制Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液的配比，制备复合纺丝溶液A和喷涂溶液B，然后以无纺布为基底，以复合纺丝溶液A和喷涂溶液B为原料同时进行静电纺丝和喷涂，得到光催化复合纳米纤维膜。本发明专利技术制备得到的光催化复合纳米纤维膜在可见光照射下废水中的有机污染物具有吸附和光催化降解作用，且同时对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌兼具良好抗菌性能，还能对空气起到净化作用。还能对空气起到净化作用。还能对空气起到净化作用。

【技术实现步骤摘要】
一种光催化复合纳米纤维膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及纳米纤维膜制备
，尤其涉及一种光催化复合纳米纤维膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]日益严重的空气和水体污染是对人类健康的重大威胁。光催化技术是空气净化和水污染处理的理想选择。然而，目前表现出良好催化活性的纳米级半导体光催化剂存在分离和回收不方便、易造成二次污染等问题，而且粉末状的宏观形态也限制了其在空气净化领域的应用。
[0003]Ag3PO4@HNTs复合颗粒(磷酸银埃洛石复合颗粒)具有良好催化活性，现有技术并没有报道Ag3PO4@HNTs复合颗粒在治理空气污染和水污染领域的应用，但由于Ag3PO4@HNTs复合颗粒仍为粉末状的光催化剂，所以在应用于空气净化和水污染处理时同样存在分离和回收不方便、成本高、二次污染等问题。
[0004]因此，如何提供一种光催化复合纳米纤维膜及其制备方法与应用，在保证Ag3PO4@HNTs复合颗粒高催化活性的前提下，避免其造成的不便于回收和分离以及造成的二次污染是本领域亟待解决的难题，也是将其应用于室内空气中甲醛等VOC气体污染物净化的关键。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种光催化复合纳米纤维膜及其制备方法与应用，本专利技术避免了Ag3PO4@HNTs复合颗粒分离和回收困难，处理成本高，容易造成二次污染的问题，并成功利用纳米纤维膜良好的透气性和自支撑性，将其用于室内空气中游离的气相甲醛降解。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种光催化复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)将Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液混合，制备复合纺丝溶液A；
[0009]2)将Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液混合，制备喷涂溶液B；
[0010]3)以无纺布为基底，以复合纺丝溶液A为原料进行静电纺丝，以喷涂溶液B为原料进行喷涂，得到光催化复合纳米纤维膜；
[0011]其中，静电纺丝与喷涂同时进行。
[0012]优选的，所述步骤1)和步骤2)中纳米纤维原液独立的为聚乳酸溶液、聚偏氟乙烯溶液或聚乙烯吡咯烷酮溶液。
[0013]优选的，聚乳酸溶液的质量浓度为8％～14％，溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合物；聚偏氟乙烯溶液的质量浓度为10％～18％，溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和丙酮的混合物；聚乙烯吡咯烷酮溶液的质量浓度为10％～16％，溶剂为水。
[0014]优选的，所述复合纺丝溶液A中Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液中溶质的质量比为1～3：10。
[0015]优选的，所述喷涂溶液B中Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液中溶质的质量比为1～3：10；喷涂溶液B的固含量为10～30％。
[0016]优选的，所述步骤3)中静电纺丝工艺条件如下：纺丝温度为30～50℃，纺丝电压正电压为10～24kV，负电压为1～3kV，纺丝时间为1～3h，推进速度为1～3mL/h，接收距离为10～18cm。
[0017]优选的，所述步骤3)中喷涂方法为气流式喷涂法。
[0018]优选的，所述步骤3)中喷涂工艺条件如下：气体流速为400～500mL/h。
[0019]本专利技术的另一目的是提供一种光催化复合纳米纤维膜的制备方法制备得到的光催化复合纳米纤维膜。
[0020]本专利技术的再一目的是提供一种光催化复合纳米纤维膜在净化空气或净化水体材料中的应用。
[0021]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术公开的光催化复合纳米纤维膜制备工艺简单，便于工业化推广。
[0023](2)光催化复合纳米纤维膜具有良好的紫外光吸收特性和可见光响应特性，能够在日光或可见光的作用下被激发，生成能够杀菌的光生电子和空穴，同时对于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌性能。
[0024](3)光催化复合纳米纤维膜在可见光照射下对空气中的甲醛具有良好的吸附和光催化降解作用，在可见光照射650min后，可将初始浓度为44ppm的甲醛，降解40％左右；此外，本专利技术制备的光催化复合纳米纤维膜除了能够降解气相甲醛外，还能过滤拦截悬浮颗粒物，如PM0.3和PM2.5。
[0025](4)光催化复合纳米纤维膜在可见光照射下对废水中的有机污染物具有良好的吸附和光催化降解作用。且能够直接从水体取出，避免二次污染，可循环利用5次以上。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜的SEM图；其中a对应对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜，b对应实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜；
[0028]图2为纯化HNTs纳米管、实施例1制备得到的Ag3PO4、实施例4制备得到的Ag3PO4‑
3@HNTs复合颗粒、对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜的XRD图；
[0029]图3为实施例1制备得到的Ag3PO4颗粒、实施例4制备得到的Ag3PO4‑
3@HNTs复合颗粒和实施例6制备的光催化复合纳米纤维膜的紫外
‑
可见漫反射吸收谱图；
[0030]图4为实施例1制备得到的Ag3PO4颗粒、实施例4制备得到的Ag3PO4‑
3@HNTs复合颗粒和实施例6制备的光催化复合纳米纤维膜的[F(R)hv]1/2
‑
hv图；
[0031]图5为纯化HNTs纳米管、实施例1制备得到的Ag3PO4、实施例4制备得到的Ag3PO4‑
3@
HNTs复合颗粒、对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜的红外光谱图；
[0032]图6为实施例4制备得到的Ag3PO4‑
3@HNTs复合颗粒、对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜的热重曲线图；
[0033]图7为对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜的N2吸/脱附曲线；
[0034]图8为对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例6制备得到的光催化复合纳米纤维膜的孔径分布图；
[0035]图9为对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例4～6制备得到的喷涂式光催化复合纳米纤维膜的对亚甲基蓝的降解性能图；
[0036]图10为对比例1制备得到的纯PLA纳米纤维膜和实施例4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光催化复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液混合，制备复合纺丝溶液A；2)将Ag3PO4@HNTs复合颗粒与纳米纤维原液混合，制备喷涂溶液B；3)以无纺布为基底，以复合纺丝溶液A为原料进行静电纺丝，以喷涂溶液B为原料进行喷涂，得到光催化复合纳米纤维膜；其中，静电纺丝与喷涂同时进行。2.根据权利要求1所述的一种光催化复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中纳米纤维原液独立的为聚乳酸溶液、聚偏氟乙烯溶液或聚乙烯吡咯烷酮溶液。3.根据权利要求2所述的一种光催化复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，聚乳酸溶液的质量浓度为8％～14％，溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合物；聚偏氟乙烯溶液的质量浓度为10％～18％，溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺和丙酮的混合物；聚乙烯吡咯烷酮溶液的质量浓度为10％～16％，溶剂为水。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种光催化复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述复合纺丝溶液A中Ag3...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪滨，孙志明，娄耀元，丁姗姗，马佳瑜，金旭，黄楚儿，李秀艳，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：