一种多相异质可见光催化功能织物的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多相异质可见光催化功能织物的制备方法，包括：（1）清洗织物；（2）将四异丙醇钛滴加至去离子水中，升温至60～80℃反应1～2h得溶液A；（3）将硝酸铋加入到硝酸溶液中，滴加润湿剂、金属螯合剂，得溶液B；（4）将偏钒酸盐加入到去离子水中，升温至50～60℃，搅拌得溶液C；（5）将溶液B与溶液C依次加入溶液A中，反应2～3h，调节pH至碱性，得到异质光催化剂整理溶液D；（6）将预清洗织物浸渍到整理液D中，70～90℃，反应6～8h，烘干即得。本发明专利技术的制备方法简单，无二次污染；所得的功能织物在可见光照射下能有效净化印染废水、空气污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化剂的制备领域，特别涉及。
技术介绍
随着社会经济的快速发展及人口的剧烈膨胀，人类对能源的需求大幅度增加，全球性环境问题也日益显著。为此太阳能的利用开发显得尤为重要，而作为其中重要部分的半导体光催化技术有望成为解决环境和能源问题的有效方式。将太阳能转化为洁净氢能的光解水技术将彻底解决化石能源枯竭和温室效应带来的危机，而光催化降解消除有毒有机污染物将成为解决环境污染的一条廉价可行的途径。因此，设计合成可循环利用的高效可见光光催化材料，已成为研究工作者面临的重要课题之一。目前应用最成熟的光催化剂是纳米TiO2，但由于其禁带宽度较宽需要紫外光激发才能具备氧化有机物的能力，限制了 TiO2在环境净化方面的应用范围。半导体复合光催化剂是由两种能带位置匹配的半导体组成，一般为异源半导体复合。这种能级的耦合作用使得半导体的禁带宽度减小，进而使复合半导体的吸收波长范围扩大到可见光区域。一方面，窄禁带宽的半导体可以在可见光下产生电子-空穴对，另一方面，通过与具有不同禁带宽度的强互补性的半导体进行复合，有利于电荷分离，抑制电子-空穴的复合，提高光量子产率和催化效率。近年来，国内外开展了一系列在柔性纤维基质上负载TiO2类光催化剂的研究，利用纤维材料的三维和多级结构特征，突破了负载型光催化材料长期局限于陶瓷、玻璃和金属等无机材料的限制。在柔性材料界面原位组装纳米异质光催化剂，构建高效可见光催化功能织物，是本专利技术的研究亮点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，该方法设计新颖，制备方法简单、成本低，不增加新设备，易于工业化生产；本专利技术的纤维原料来源广，易加工成各种形状，使用方便；本专利技术的多相异质可见光催化功能织物对有机污染物降解效果好，无二次污染，可长期使用。本专利技术的，包括:(I)将织物在有机溶剂中超声清洗30-60min，在30-40°C干燥3_4h，再在净洗剂中于40-45°C处理25-35min，60-65°C干燥5_10min，得到处理后的织物；(2)将四异丙醇钛滴加入去离子水中，升温至60_80°C，搅拌l_2h，得溶液A ;其中四异丙醇钛和去离子水的体积比为1:9-11 ;(3)将硝酸铋加入到硝酸溶液中，滴加润湿剂和金属螯合剂，搅拌20_30min，得溶液B ;其中硝酸铋用量为四异丙醇钛用量的0.5 5%，湿润剂用量为owf2%-5% ；(4)将偏钒酸盐加入去离子水中，升温至50-60°C，搅拌25-30min，得到溶液C ;其中偏钒酸盐和硝酸铋的摩尔比为1:1;(5)将溶液B与溶液C依次滴加至溶液A中，搅拌2_3h，碱剂调节pH值为8_10，得到纳米异质光催化整理溶液D ;(6)将处理后的织物浸溃到上述纳米异质光催化整理溶液D中，油浴升温至70-90°C，反应6-8h，烘干，即得多相异质可见光催化功能织物。所述步骤(I)中有机溶剂为乙醇、乙酸乙酯或丙酮。所述步骤(I)中织物为非织造布、机织布或针织布；净洗剂为净洗剂Span-one。所述步骤(I)中净洗剂为净洗剂Span-one (德桑化工)，净洗剂LS (德美化工)，净洗剂 6501 (Basf)或净洗剂 Kieralon OL (Basf)0所述步骤(I)中所述的织物的纤维为棉纤维、聚酰亚胺纤维、活性炭纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、竹纤维，蚕丝纤维、麻纤维、羊毛纤维、大豆蛋白纤维、牛奶蛋白纤维、锦纶纤维中的一种或两种的混纺纤维。所述步骤(3)中湿润剂为JFC、吐温或曲拉通，金属螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、尿素、柠檬酸、氨基三乙酸、酒石酸或聚丙烯酸；金属螯合剂在溶液B中的浓度为0.05-0.4mol/L ;硝酸溶液的浓度为 0.5_3mol/L。所述步骤(4)中偏钒酸盐为偏钒酸钠或偏钒酸铵。所述步骤(5)中滴加速率为2 4mL/min。所述步骤(5)中的碱剂为氨水、氢氧化钠或碳酸钠。所述步骤(2) - (5)中搅拌速率为200 300rpm。所述步骤(2)所述的溶液A中去离子水与步骤(I)中所用织物的比例分别为50 70mL:1g ;步骤(3)所述的溶液B中硝酸溶液与步骤(I)中所用织物的比例为20 30mL:1g ；步骤(4)所述的溶液C中去离子水与步骤(I)中所用织物的比例为20 30mL: lg。所述步骤(6)中烘干温度为40_50°C。本专利技术制备的多相异质可见光催化功能织物可应用于印染废水回用、企业污水排放处理、空气污染净化等环境治理领域，具有广阔的应用前景和市场前景。本专利技术在低温环境下预制备纳米TiO2溶胶，通过依次引入硝酸铋和偏钒酸盐的稳定溶液，形成BiV04/Ti02的纳米混晶溶液，在升温的过程中将BiVO4与TiO2进行晶体耦合，组成异质结，提升TiO2的电子-空穴对的分离效率。采用原位生长方式在柔性织物表面进行光催化剂的负载，利用PH调控技术合成所需BiVO4与TiO2的晶型。本专利技术既解决了光催化剂在空气净化时的粉尘污染问题，又能避免光催化剂在柔性基材上团聚效率下降的问题；光催化纤维织物表面的光触媒具有高亲水性，兼具强氧化性，可有效降解表面的污染物，保持自身清洁，同时具有抗菌效果，对有害微生物进行有效的杀灭。有益.效果(I)本专利技术的光催化剂设计新颖，制备方法简单、成本低，不增加新设备，易于工业化生产；(2)本专利技术的纤维原料来源广，易加工成各种形状，使用方便；(3)经本专利技术处理后的纤维织物在可见光条件下能通过光催化快速降解染料废水或有毒气体，并将其变为无毒无害的物质；(4)本专利技术的多相异质可见光催化功能织物对有机污染物降解效果好，无二次污染，可长期使用。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1( I)羊毛织物表面预处理用丙酮超声清洗羊毛织物(lg)30min, 3(TC干燥3h,再在高效净洗剂Kieralon OL(Basf)中于40°C处理25min,60°C干燥IOmin,得到预处理羊毛织物；(2)溶液A的配制将6mL四异丙醇钛逐滴加入到60mL去离子水中，升温至70°C,以300rpm的速度搅拌Ih得溶液A ；(3)溶液B的配制将0.12g硝酸 铋加入到浓度为2mol/L的30mL硝酸溶液中，并滴加0.05g JFC(脂肪醇聚氧乙烯醚)和0.55g乙二胺四乙酸二钠，于300rpm搅拌30min,得溶液B ；(4)溶液C的配制 将0.03g偏钥;酸铵加入到20mL去离子水中，升温至60°C,于300rpm搅拌25min,至溶液均匀透明，得到溶液C ;(5)整理液D的配制将溶液B与溶液C依次缓慢滴加至溶液A中，控制滴加速率为3mL/min，300rpm搅拌lh，通过氢氧化钠调节pH=9，得到纳米异质光催化剂整理溶液D ；(6)织物的后整理将步骤(I)得到的预处理羊毛织物浸溃到上述纳米异质整理溶液D中，油浴升温至90°C，反应8h，最后经50°C烘干，得到染料废水净化羊毛织物。将本专利技术制得的水环境净化羊毛织物和普通的活性炭废水脱色材料分别装入同一型号的废水净化器内，以350W氙灯为光源，降解浓度为5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相异质可见光催化功能织物的制备方法，包括：（1）将织物在有机溶剂中超声清洗30?60min，在30?40℃干燥3?4h，再在净洗剂中于40?45℃处理25?35min，60?65℃干燥5?10min，得到处理后的织物；（2）将四异丙醇钛滴加入去离子水中，升温至60?80℃，搅拌1?2h，得溶液A；其中四异丙醇钛和去离子水的体积比为1:9?11；（3）将硝酸铋加入到硝酸溶液中，滴加润湿剂和金属螯合剂，搅拌20?30min，得溶液B；其中硝酸铋用量为四异丙醇钛用量的0.5～5%，湿润剂用量为owf2%?5%；（4）将偏钒酸盐加入去离子水中，升温至50?60℃，搅拌25?30min，得到溶液C；其中偏钒酸盐和硝酸铋的摩尔比为1:1；（5）将溶液B与溶液C依次滴加至溶液A中，搅拌1?3h，碱剂调节pH值为8?10，得到纳米异质光催化整理溶液D；（6）将处理后的织物浸渍到上述纳米异质光催化整理溶液D中，在70?90℃，反应6?8h，烘干，即得多相异质可见光催化功能织物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何瑾馨，王振华，张韡，刘保江，瞿建刚，王晓亮，陈若阳，
申请(专利权)人：东华大学，上海三伊环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：