[發明專利]一種納米TiO2纖維套筒的制備方法

無效

• 申請號: 200710015510.6
• 申請日: 2007-05-09
• 公開（公告）號: CN101049991A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 包南;馬志會;劉鑫;孟凡琳;劉峰;魏振濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;B01J21/06;D01F9/08
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種光催化水處理裝置的制備方法，尤其涉及一種將旋轉甩絲法并經熱處理獲得的具有納米結構的高效光催化TiO₂纖維，進一步將其整理加工，制成應用簡單、回收方便的納米TiO₂纖維套筒的制備方法。

背景技術

TiO₂光催化氧化是一種高級氧化技術，具有降解效率高、對有毒有害污染物分解較徹底等優點，在難降解有機廢水的預處理、深度處理和微污染水源水處理等水質控制方面具有廣泛的應用前景。該技術工藝簡單、成本低廉，無二次污染，是典型的環境友好技術之一，開發研制新穎實用的光催化水處理技術及其裝置已受到國內外學者的廣泛關注。

TiO₂有銳鈦礦、金紅石、板鈦礦等三種晶型，一般認為銳鈦礦型TiO₂具有最佳的廣譜光催化效果。納米TiO₂的氧化能力隨粒子半徑的減小而迅速增加，粒徑在5～50nm時，光催化效果最好。目前，納米粉、薄膜和負載光催化劑等TiO₂的主要應用形式均存在著難以克服的缺陷。將納米粉TiO₂直接應用于水和廢水處理，催化劑難以分離回收，從而導致運行費用偏高，限制了該項技術的實際應用；若將納米TiO₂固定于適當的載體上，催化劑的表面積與體積比大大降低，嚴重降低了光催化效率和活性，加之TiO₂固定化技術還很不成熟，催化劑的脫落流失在所難免。因此，有必要研制開發一種既能充分發揮催化活性，又適宜快速分離的新型光催化劑，TiO₂纖維的出現為解決上述問題提供了全新的途徑。

目前，TiO₂纖維的制備方法主要有水熱法，溶劑熱法和溶膠-凝膠法等。水熱和溶劑熱法是TiO₂晶須的主要制備技術之一。晶須作為一種納米、微米級短纖維材料在一定程度上大大提高了TiO₂的比表面積，有利于提高其光催化活性，但是在實際應用中仍然難以分離回收和再利用。TiO₂纖維，尤其是最近研制的TiO₂連續纖維可以有效突破上述光催化水處理實用化瓶頸。溶膠-凝膠法是TiO₂連續纖維的有效制備方法，此法得到的前驅體中鈦含量高，紡絲性能好，燒結過程中產生的缺陷較少，經燒結致密化便可獲得高強度的連續纖維。該法便于實現工業化放大與生產，因而有望發展成為最有工業化前景的TiO₂連續纖維的制備方法。

公開號為CN1584156的中國專利，采用溶膠-凝膠分步水解法成功制備了新型的摻硅TiO₂連續纖維。該法改進了傳統的溶膠-凝膠法，通過干法紡絲得到前驅體短纖維或連續纖維，經特定的熱處理后可選擇性地獲得TiO₂短纖維和連續纖維產物。所制備的TiO₂纖維由銳鈦礦型納米晶組成，具有比表面積大、形貌均一、分布均勻、晶型完整、熱穩定性優異等特點，可將催化活性組分和基體組分完全融為一體，在不降低光催化活性的前提下，又具有形態上易分離的和耐水流沖擊負荷的優勢，使催化劑的回收再利用簡單可行。然而，即便是優點諸多的TiO₂纖維，若不設計和采用適配的光催化裝置優化其應用形式，也很難充分利用其形態優勢，造成催化劑活性差和實際應用效率低等不良結果。

發明內容

本發明的目的就是為了解決目前TiO₂纖維在光催化水處理實際應用時無適配光催化裝置，難以充分利用其形態優勢，造成催化劑活性差和實際應用效率低，無法充分利用光能、在水流作用下易散亂，以致造成處理效果不穩、催化劑回收不便及使用壽命短等問題，提供一種具有方法簡便，操作簡單，催化效果好，回收方便等優點的納米TiO₂纖維套筒的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種納米TiO₂纖維套筒的制備方法，它的方法為，

1)先采用旋轉甩絲法制備相互交錯、疏密相間的三維TiO₂連續纖維前驅體；

2)經升溫熱處理活化工藝獲得物理特性和光催化活性高的成品TiO₂纖維；

3)將其均勻鋪展在內側帶有突刺的、半開啟式網狀套筒中，再將套筒閉合；