基板固定型二氧化钛纳米线及其制造方法，及利用基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法技术

本发明专利技术提供基板固定型二氧化钛纳米线及其制造方法，以及利用基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法，通过电喷射法和热压法，将二氧化钛固定在基板上，从而进行水处理时不用分离回收二氧化钛，调节二氧化钛晶型的比例为最佳，使得光催化活性达到最大限度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基板固定型二氧化钛纳米线及其制造方法，以及利用基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法。具体涉及到电喷射法和热压法将二氧化钛固定在基板上，从而，进行水处理时不必对二氧化钛进行分离回收，同时，能调节二氧化钛晶型比例呈最佳比例，使光催化活性达到最大限度的基板固定型二氧化钛纳米线及其制造方法，以及利用此基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法。
技术介绍
光催化剂是光(30(T400nm)照射下引起催化反应的物质，光催化反应源于半导体通过吸收带隙能产生电子对和在界面上的电子跃迁。通过光催化反应，产生具有强氧化能力的氢氧根自由基和超级阴氧离子，将有机污染物质最终分解为水和二氧化碳。具有光催化效能的固体氧化物有Zr02、ZnO、SnO2, V2O3> TiO2等，CdS、WO3等也能使用为光催化剂。利用率高的光催化剂物质，不仅要有很好的光学活性，而且没有光腐蚀性，使得其耐久耐磨性优异，同时，在生物学及化学上是非活性的，且其本身无毒性，对环境的安全性高。能满足上述光催化剂特征，且价格低廉、地球资源丰富的代表性产品就是白色粉末状二氧化钛(TiO2)。通常二氧化钛在气相反应时以薄膜形态利用，液相反应时主要以胶体形态利用或在支撑体上被镀为薄膜使用。环境领域上二氧化钛的空气及水质净化技术开发和相关研究成为主流。尤其是，室内空气中的挥发性有机化合物(VOCs)及氮氧化物(NOx)去除技术的开发非常活跃，达到了商用化步骤。相反，与水质净化技术相关的领域中，从1990年起进行了很多研究，但目前尚没有一项技术成功实现商业化。其原因大体上可以根据两个背景来说明，首先，目前法律规定的污水废水处理的水质标准不太严格，以至于还不需要使用光催化剂。但是，将来预计会出现更多新的微量有害有机物质，而且地球因供水不足现象日趋严重，要通过改善水循环体系普及和扩大水的再生利用，因此目前的污水废水的生物学水处理实现高品质化的技术是有待于解决的课题。与此同时，水质净化
上，光催化剂出色的处理效率虽然得到了论证，但不能被广泛使用的最大原因是它具有使用后难以从水中分离和回收的缺点。一般使用的光催化剂大小为50nm左右，在水中因粒子附聚(agglomeration)现象，其大小范围约为O.5 1 μ m范围内，为了氧化钛的回收再利用，为了水处理时完整回收氧化钛生产出干净的处理水，必须要求追加投入膜处理(membrane)等昂贵的技术。韩国授权专利第886906号当中，提出了具有纳米多孔二氧化钛表面的钛分离膜及其制造方法，但其缺点是纳米多孔表面发生的污染(fouling)导致不能连续运转，要求定期清洗。
技术实现思路
本专利技术着眼于解决上述问题，其目的在于提供电喷射法和热压法将二氧化钛固定在基板上，进行水处理时不必对二氧化钛进行分离回收，而且能调节二氧化钛晶型比例为最佳，使光催化活性达到最大限度的基板固定型二氧化钛纳米线及其制造方法，以及利用此基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法。为了达到上述目的，本专利技术的基板固定型二氧化钛纳米线由二氧化钛纳米线固定在基板的步骤和二氧化钛纳米线晶型比例的调节步骤来完成；上述二氧化钛纳米线固定在基板的步骤由以下三个过程组成包含二氧化钛前驱体的混合溶液及基板的准备过程；上述混合溶液经电喷射将二氧化钛纳米线镀在基板上的过程；通过热压处理将二氧化钛纳米线固定在基板上的过程上述二氧化钛纳米线的晶型比例的调节步骤是，上述固定二氧化钛纳米线的基板经过后热处理来调节二氧化钛纳米线的锐钛矿型结晶和金红石型结晶的比例。 上述二氧化钛纳米线的晶型比例调节步骤当中，上述锐钛矿型和金红石型结晶的比例优选调节为8:2至7:3，上述后热处理温度可以是50(T60(TC。上述混合溶液经电喷射在基板上蒸镀二氧化钛纳米线的过程是，由电喷射设备来完成的，上述电喷射设备由供应含有二氧化钛前驱体的混合溶液的前驱体混合溶液供给部、电喷射喷头、收集器(chamber)及高电压发生器构成；上述收集器内部设有形成钛薄膜的基板，上述前驱体混合溶液由上述前驱体混合溶液供给部供应到上述电喷射喷头的同时，上述高电压发生器产生的高电压施加到上述电喷射喷头上，根据电喷射原理电喷射喷头内的前驱体混合溶液转变为二氧化钛纳米线，喷射到收集器内部空间，收集器内部的二氧化钛纳米线蒸镀在钛薄膜上。此时，上述基板上的钛薄膜处于接地状态。上述含有二氧化钛前驱体的混合溶液由氧化钛前驱体、乙醇及调节粘度的高分子粘结剂来构成。而且上述基板可以为硅基板或石英基板。本专利技术的基板固定型二氧化钛纳米线由基板、上述基板上形成的钛薄膜及上述钛薄膜上形成的二氧化钛纳米线构成，上述二氧化钛纳米线的结晶型为，锐钛矿型和金红石型的比例为8:2至7:3。本专利技术的利用基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法，其特征在于，是利用基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法；上述基板固定型二氧化钛纳米线由基板、上述基板上形成的钛薄膜、上述钛薄膜上形成的二氧化钛纳米线构成；上述二氧化钛纳米线的结晶型的锐钛矿型和金红石型的比例为8:2至7:3 ;上述基板固定型二氧化钛纳米线设置在原水通过的水处理管道或去除原水中杂质的反应槽内，根据上述二氧化钛纳米线的光催化活性将原水中含有的有机污染物质分解。上述水处理管道或反应槽内还可以设有紫外线灯。专利技术效果本专利技术的基板固定型二氧化钛纳米线及其制造方法，以及利用基板固定型二氧化钛纳米线的水处理方法有如下效果。用电喷射法将二氧化钛纳米线蒸镀在基板上时，基板上预先形成钛薄膜，能使钛薄膜被利用为导电的接地板的同时，能增大二氧化钛纳米线的结合力。而且，使二氧化钛纳米线的结晶型的锐钛矿型和金红石型结晶比例达到最佳，光催化活性达到最大限度，提高水处理效果。于此同时，二氧化钛纳米线呈固定于基板的状态，因此，进行水处理时不用再分离回收二氧化钛纳米线，可反复再使用。附图说明图I为电喷射设备的构造图。图2为本专利技术结合一实施例来说明基板固定型二氧化钛纳米线的制造方法的流程图。图3是热压工艺有无对比的样品照片。图4是本专利技术结合一实施例进行的基板固定型二氧化钛纳米线的制造方法中各步骤的二氧化钛纳米线的照片。 图5显示后热处理温度对晶型比例变化的影响的XRD结果。图6显示后热处理温度对雷尼替丁(ranitidine)的光催化分解速度变化的影响的图谱。图7是显示后热处理温度对对氯苯酹(4-chlorophenol)的光催化分解速度变化的影响的图谱。具体实施例方式本专利技术的特征是利用电喷射法(electrospinning)和热压法将二氧化钛纳米线固定于基板上，并通过后热处理控制二氧化钛的晶型比例，使进行水处理时二氧化钛纳米线的光催化活性达到最大限度，不需要分离回收二氧化钛纳米线。本专利技术的基板固定型二氧化钛纳米线的制造方法，大体分为基板上固定二氧化钛纳米线的步骤和调节二氧化钛纳米线晶型比例的步骤。上述基板上固定二氧化钛纳米线的步骤，可细分为I)含有二氧化钛前驱体的混合溶液及基板的准备过程、2)上述混合溶液经电喷射在基板上蒸镀二氧化钛纳米线的过程和3)通过热压处理将二氧化钛纳米线固定于基板上的过程。上述I)含有二氧化钛前驱体的混合溶液及基板的准备过程(图2中的S201)，详细说明如下。 含有二氧化钛前驱体的混合溶液包含氧化钛前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基板固定型二氧化钛纳米线的制造方法，其特征在于，由二氧化钛纳米线固定在基板的步骤及二氧化钛纳米线晶型比例的调节步骤构成，上述二氧化钛纳米线固定在基板的步骤，包括以下三个过程：含有二氧化钛前驱体混合溶液和基板的准备过程、上述混合溶液经电喷射将二氧化钛纳米线镀在基板上的过程，和通过热压处理将二氧化钛纳米线固定在基板上的过程，上述二氧化钛纳米线的晶型比例的调节步骤是，上述固定二氧化钛纳米线的基板经过后热处理来调节二氧化钛纳米线的锐钛矿型结晶和金红石型结晶的比例。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洪锡垣，崔炅镇，李相协，李在祥，崔时爀，权初荣，金熙燦，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：