一种界面纳米混晶结构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界面纳米混晶结构可见光催化功能织物的制备方法，包括：清洗织物；将钛醇盐在稳定剂中稳定20～30min，转移至乙醇水溶液中，调节pH至强酸性，反应4～5h得溶液A；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；将偏钒酸盐加入到去离子水中，加入阳离子表面活性剂，搅拌得溶液C；将溶液B与溶液C依次加入溶液A中，调节pH至强酸性反应3～4h，调节pH至碱性，得到混晶光催化剂整理溶液D；将预清洗织物浸渍到整理液D中，70～90℃，反应6～8h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，对纤维基本无损伤。

Method for preparing interface nano mixed crystal structure visible light catalytic functional fabric

The invention relates to a method for preparing nano mixed interface, crystal structure of visible light photocatalytic functional fabric includes a cleaning fabric; titanium alkoxide in stabilizer stable in 20 ~ 30min, transferred to the ethanol water solution, adjust pH Xeon 4 ~ 5h acid, reaction solution A; adding bismuth nitrate the nitric acid solution, adding wetting agent, metal chelating agent, B solution; the vanadate added in the deionized water, adding cationic surfactant, stirring to obtain C solution; the solution B and C were added in A solution, adjust pH Xeon acid reaction of 3 ~ 4h, pH adjusted to alkaline and get mixed crystal photocatalyst finishing solution D; pre cleaning fabric finishing liquid dipping to D, 70 to 90 DEG C, the reaction is 6 ~ 8h. The preparation method of the invention has the advantages of simple preparation method, no two pollution, and the obtained functional fabric can effectively purify the printing and dyeing waste water and air pollution under the visible light irradiation.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光催化材料的制备领域，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。量子效率是体现光催化材料性能的重要指标，如何能更有效地提高量子效率一直是光催化材料的研究热点。现有研究表明，通过选取合适的光催化剂，将其固定在多孔、介孔材料或其它基质上制备复合型光催化材料，增加反应物在光催化材料表面的富集浓度，是实现提高光催化效率的有效途径。柔性纤维基质具有易加工性、来源和用途广泛等优点，受到越来越多的关注。将光催化剂负载到柔性基材上制备柔性光催化功能织物能有效的提高污水处理的能力，且成本低廉。国家“十二五”规划对能源开发标准提出了围绕“安全、高效、低碳”的要求，增强自主创新能力，按照“提效优先”的原则规划能源新技术的研发和应用，传统的紫外光响应光催化剂已不能与之相适应。其中，太阳能利用率低成为其主要诟病。因此，研究和开发高效可见光响应光催化柔性纤维复合材料就显得尤为重要。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，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。但由于TiO2光催化在实际应用中存在的电子一空穴对快速复合(纳秒级)和仅对紫外光响应的局限问题，限制了光催化技术在环境治理方面的产业化应用。半导体耦合技术能有效提高光催化剂的电荷分离效率，扩展对太阳能的光响应范围。通过异相成核技术实现BiVO4ZtiO2纳米晶体晶型和形貌的调控，在柔性材料界面原位组装纳米混晶光催化剂，构建高效可见光催化功能织物。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，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；纤维原料来源广，易于加工成各种形状，使用方便；制备得到的界面纳米混晶结构可见光催化功能织物对有机污染降解效果好，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清洗30-60min，然后30_40°C干燥3_4h，再在净洗剂中于40-45°C处理25 35min，60-65°C条件下干燥5_10min，得到处理后的织物；(2)将钛醇盐加入稳定剂中，反应20_30min，然后加入到乙醇水溶液中，强酸调节pH值至1-2，搅拌4-5h，得到溶液A ;其中钛醇盐和稳定剂的摩尔比为1:2-5，钛醇盐和水的摩尔比为1:5-6,钛醇盐和乙醇的摩尔比为1:50-60 ；(3)将硝酸铋加入到硝酸溶液中，并滴加润湿剂和金属螯合剂，搅拌20_30min，得到溶液B ;其中硝酸铋用量为钛醇盐用量的0.5 5% ;润湿剂用量owf为2% 5% ；(4)将偏钒酸盐加入水中，搅拌25-30min，加入阳离子表面活性剂，搅拌，得到溶液C;其中偏钒酸盐和硝酸铋的摩尔比为1:1，偏钒酸盐和阳离子表面活性剂的摩尔比为1:1 ;(5)将溶液B和溶液C依次滴加入溶液A中，强酸调节溶液pH值为1_2，搅拌3_4h，调节PH值为8-10，得到纳米混晶光催化剂整理溶液D ；(6)将处理后的织物浸溃到上述纳米混晶整理溶液D中，70_90°C，反应6_8h，烘干，即得界面纳米混晶结构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，净洗剂为净洗剂Span-one，净洗剂LS，净洗剂6501或净洗剂Kieralon OL0所述步骤(I)中织物为非织造布、机织布或针织布；所述步骤(I)中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(2)中钛醇盐为钛酸正丁酯或四异丙醇钛；稳定剂为乙酸或乙酰丙酮；强酸为硝酸、盐酸或硫酸。所述步骤(3)中润湿剂为JFC、吐温或曲拉通；金属螯合物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；金属螯合物在溶液B中的浓度为0.05 0.4mol/L ;硝酸的浓度为0.5 3mol/L。所述步骤(4)中所述的偏钒酸盐为偏钒酸钠或偏钒酸铵；阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯酰胺；阳离子表面活性剂在溶液C中的浓度为 0.01-0.lmol/L。所述步骤(4)中的阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。步骤(2)所述的溶液A中乙醇溶液与步骤(I)中所用织物的比例分别为30 60mL: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30 50mL: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30 50mL: lg。所述步骤(5)中所述的强酸为硝酸、盐酸或硫酸；碱为氨水、氢氧化钠或碳酸钠。所述步骤(5 )中滴加速率为2 4mL/min。所述步骤(2) - (5)中搅拌速率为200 300rpm。所述步骤(6)中烘干温度为40_50°C。本专利技术制备的界面纳米混晶结构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，并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)本专利技术的界面纳米混晶结构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钛酸正丁酯逐滴加入至2mL醋酸中反应20min，再将混合液转移到50mL乙醇水溶液中，通过硝酸调节混合液的PH=L 5，以300rpm的速度搅拌4h得溶液A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种界面纳米混晶结构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清洗30?60min，然后30?40℃干燥3?4h，再在净洗剂中于40?45℃处理25～35min，60?65℃条件下干燥5?10min，得到处理后的织物；（2）将钛醇盐加入稳定剂中，反应20?30min，然后加入到乙醇水溶液中，强酸调节pH值至1?2，搅拌4?5h，得到溶液A；其中钛醇盐和稳定剂的摩尔比为1:2?5，钛醇盐和水的摩尔比为1:5?6，钛醇盐和乙醇的摩尔比为1:50?60；（3）将硝酸铋加入到硝酸溶液中，并滴加润湿剂和金属螯合剂，搅拌20?30min，得到溶液B；其中硝酸铋用量为钛醇盐用量的0.5～5%；润湿剂用量owf为2%～5%；（4）将偏钒酸盐加入水中，搅拌25?30min，加入阳离子表面活性剂，搅拌，得到溶液C；其中偏钒酸盐和硝酸铋的摩尔比为1:1，偏钒酸盐和阳离子表面活性剂的摩尔比为1:1；（5）将溶液B和溶液C依次滴加入溶液A中，强酸调节溶液pH值为1?2，搅拌3?4h，调节pH值为8?10，得到纳米混晶光催化剂整理溶液D；（6）将处理后的织物浸渍到上述纳米混晶整理溶液D中，70?90℃，反应6?8h，烘干，即得界面纳米混晶结构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，刘保江，张韡，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：