纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种提升纳米二氧化钛负载纤维的效果和性能的纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备水合钛酸；将上述制备的水合钛酸与双氧水水溶液混合搅拌形成过氧钛酸水溶液；将上述获得的过氧钛酸溶液添加到纤维中形成过氧钛酸纤维复合材料；将上述获得的过氧钛酸纤维复合材料部分干燥获得含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料；将上述含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料在密封条件下热处理得到纳米二氧化钛纤维复合材料

【技术实现步骤摘要】
纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法


[0001]本申请特别涉及一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法
。

技术介绍

[0002]纳米二氧化钛是指粒径小于
100
纳米的二氧化钛，具有小的粒径
、
高的比表面积
、
优异的光催化活性
、
稳定的化学与热性能
、
超亲性等特殊效应，在空气治理
、
杀菌消毒
、
自清洁材料
、
防晒护肤品等领域具有不可替代的应用优势
。
将纳米二氧化钛负载在不同基底材料表面，是实现纳米二氧化钛在光催化分解污染物
、
自清洁
、
防紫外线等领域应用的前提
。
将纳米二氧化钛负载后，可以提升纳米二氧化钛的使用效率
、
减少脱落
、
增加回收利用
。
[0003]目前纳米二氧化钛的负载方式主要有两种：（1）直接喷涂法：该方法操作较为简单，主要是将纳米二氧化钛配成水溶液喷涂于基底材料表面后干燥获得，为使负载牢固，该方法通常在纳米二氧化钛水溶液配制过程中添加粘结剂；（2）喷涂烧结法：该方法是将纳米二氧化钛或纳米二氧化钛前驱物喷涂于基底材料表面，干燥后经高温烧结获得
。
[0004]上述的主要负载方法及被负载基底材料都存在着问题，主要表现在：（1）直接喷涂法获得的纳米二氧化钛颗粒的一次粒径通常大于
50
纳米，呈微米尺度的颗粒团聚体，喷涂后易于脱落；（2）需要添加粘结剂，粘结剂添加后，一是造成纳米二氧化钛的光催化活性大大降低，二是造成基底材料发黄，影响使用及美观；（3）喷涂烧结法需经历高温烧结过程，只能在金属
、
陶瓷类等耐高温材料表面进行操作，这些材料的表面积都不大，使得二氧化钛负载含量不高，且经历高温烧结后的纳米二氧化钛颗粒变大，应用性能进一步下降；（4）镍网
、
铝网等这些主要负载材料无法做出微小的孔隙结构，造成空气与过滤网表面的接触效率低下，此外，这些基底材料成本还比较高，难于大规模推广
。
[0005]为克服上述不足，急需开发新的制备方法技术，提升纳米二氧化钛负载纤维的效果和性能
。

技术实现思路

[0006]针对上述提出的至少一个问题，本申请创新性开发出纳米二氧化钛纤维复合材料的制备技术，可以在低温下实现纳米二氧化钛的晶化，获得粒径小于
10
纳米的纳米二氧化钛粒子，提升了纳米二氧化钛的催化活性，同时，本申请是在含有少量水汽
、
在较低温度的条件下进行转化，不会使纤维结构和形貌发生变化
。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：第一步骤
、
制备水合钛酸；第二步骤
、
将上述制备的水合钛酸与双氧水水溶液混合搅拌形成过氧钛酸水溶液；第三步骤
、
将上述获得的过氧钛酸溶液添加到纤维中形成过氧钛酸纤维复合材料；
第四步骤
、
将上述获得的过氧钛酸纤维复合材料部分干燥获得含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料；第五步骤
、
将上述含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料在密封条件下热处理得到纳米二氧化钛纤维复合材料
。
[0008]作为优选的一个方面，所述纳米二氧化钛纤维复合材料中的纳米二氧化钛颗粒的一次粒径小于
10
纳米
。
[0009]作为优选的一个方面，所述纳米二氧化钛纤维复合材料中的纳米二氧化钛颗粒的一次粒径小于5纳米
。
[0010]作为优选的一个方面，所述纳米二氧化钛纤维复合材料中的纳米二氧化钛为结晶性纳米粒子；所述结晶性纳米粒子的晶相为锐钛矿相
、
金红石相中的一种或者它们的组合
。
[0011]作为优选的一个方面，所述水合钛酸由钛源经水解
、
分离
、
提纯过程后获得；所述钛源选自硫酸钛
、
硫酸氧钛
、
四氯化钛
、
异丙醇钛
、
钛酸四丁酯中的一种或者几种的组合
。
[0012]作为优选的一个方面，所述过氧钛酸水溶液中过氧钛酸的质量分数为千分之一至百分之五
。
[0013]作为优选的一个方面，所述过氧钛酸水溶液中过氧钛酸的质量分数为千分之五至百分之二
。
[0014]作为优选的一个方面，还包括步骤：往所述形成的过氧钛酸水溶液中添加少量的金属离子；所述金属离子选自铜离子
、
银离子
、
锌离子中的一种或者几种的组合；所述少量的金属离子与水溶液中过氧钛酸的摩尔数量比为1比
1000
至1比
50。
[0015]作为优选的一个方面，将上述获得的过氧钛酸纤维复合材料部分干燥获得含水率在百分之三十五至百分之五十的过氧钛酸纤维复合材料
。
[0016]作为优选的一个方面，在将上述获得的过氧钛酸溶液添加到纤维中形成过氧钛酸纤维复合材料过程中，过氧钛酸溶液添加到纤维中的质量比为
1:1
至
10:1。
[0017]作为优选的一个方面，所述纤维选自人造纤维
、
植物纤维中的一种或者它们的组合；所述人造纤维选自聚酯纤维
、
聚酰胺纤维
、
聚丙烯腈纤维
、
聚烯烃纤维
、
聚乙烯醇缩醛纤维
、
聚氯乙烯纤维和碳纤维中的一种或者几种组合；所述植物纤维选自棉花纤维
、
木纤维
、
亚麻纤维
、
蚕丝
、
羊毛中的一种或者几种组合
。
[0018]作为优选的一个方面，所述密封条件为将含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料放入体积固定的容器中密封；所述体积固定的容器在加热的情况下不发生体积变化
。
[0019]作为优选的一个方面，所述热处理的方式选自微波加热
、
电加热
、
水蒸气加热方式中的一种；所述热处理的温度为
100
摄氏度至
200
摄氏度；所述热处理的时间为2小时至
24
小时
。
[0020]本申请一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，具有以下一些技术与应用优势
。
[0021]（1）低温制备：该技术方法适用于自然纤维
、
人工合成纤维等不同纤维材料，不破
坏纤维结构和改变纤维的颜色
。
[0022]（2）纳米尺度：该技术方法获得的二氧化钛颗粒为纳米尺度，粒径在小于<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备水合钛酸；将上述制备的水合钛酸与双氧水水溶液混合搅拌形成过氧钛酸水溶液；将上述获得的过氧钛酸溶液添加到纤维中形成过氧钛酸纤维复合材料；将上述获得的过氧钛酸纤维复合材料部分干燥获得含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料；将上述含水率在百分之三十至百分之八十的过氧钛酸纤维复合材料在密封条件下热处理得到纳米二氧化钛纤维复合材料
。2.
如权利要求1所述的一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛纤维复合材料中的纳米二氧化钛颗粒的一次粒径小于
10
纳米；优选的，所述纳米二氧化钛纤维复合材料中的纳米二氧化钛颗粒的一次粒径小于5纳米
。3.
如权利要求1所述的一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛纤维复合材料中的纳米二氧化钛为结晶性纳米粒子；所述结晶性纳米粒子的晶相为锐钛矿相
、
金红石相中的一种或者它们的组合
。4.
如权利要求1所述的一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述水合钛酸由钛源经水解
、
分离
、
提纯过程后获得；所述钛源选自硫酸钛
、
硫酸氧钛
、
四氯化钛
、
异丙醇钛
、
钛酸四丁酯中的一种或者几种的组合
。5.
如权利要求1所述的一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，其特征在于：所述过氧钛酸水溶液中过氧钛酸的质量分数为千分之一至百分之五；优选的，所述过氧钛酸水溶液中过氧钛酸的质量分数为千分之五至百分之二
。6.
如权利要求1所述的一种纳米二氧化钛纤维复合材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤：往所述形成的过氧钛酸水溶液中添加少量的金属离子；所述金属离子选自铜离子
、
银...

【专利技术属性】
技术研发人员：王福明，黄荣国，罗祥长，张任羽，
申请(专利权)人：宁波极微纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：