[發明專利]一種光催化功能性滌綸纖維的制備方法

無效

• 申請號: 200710067828.9
• 申請日: 2007-03-28
• 公開（公告）號: CN101049557A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 王晟;王騊;陳文興
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;D01F6/62;D06M11/46
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 韓小燕

技術領域

本發明涉及一種光催化功能性滌綸纖維的制備方法。適用于空氣凈化，水凈化，抗菌殺菌，自清潔，建筑裝璜材料等與人們生活息息相關的諸多領域。

背景技術

自從Fujishima和Honda成功利用TiO₂光電催化分解水產生氫氣以來，TiO₂在光電轉換、氣敏、光敏以及污染物降解等方面的應用得到了廣泛的研究。由于這種納米二氧化鈦粒子在受到紫外光激發后，電子和正穴得以分離，從而具有強烈的氧化還原能力。這種氧化還原能力是如此的強烈，甚至可以打斷C-H鍵，因此用它可以來分解絕大多數的有機物。而這種分解有機物的功能，可以派生出一些例如空氣凈化，水凈化，抗菌殺菌，自清潔等與人們生活息息相關的實用性功能。

另一方面，近年來，污染問題愈發受到關注。目前凈化有機物的方法有吸附法、光催化凈化法，還有新興的納米材料凈化技術、微波催化氧化技術、膜基吸收凈化技術、生物過濾技術等，其中尤以吸附法、光催化法、納米光催化法最為常用。納米光催化法優點在于該技術在紫外光照射下，在室溫條件下就能將許多有機污染物氧化成無毒無害的CO₂和H₂O，并且這個過程不需要其他化學輔助劑，反應條件溫和，二次污染小、運行成本低和可望利用太陽光為反應光源，再加上納米TiO2制備成本低、化學穩定性和抗磨損性能良好，是目前最具發展前景的室內空氣凈化技術。已有的研究表明，光催化劑在環境污染物治理方面顯示出良好的應用前景。

但是當人們試圖將這種納米粒子應用到實際中卻發現，由于納米TiO₂對于分解對象沒有選擇性，若直接復合到有機物基體材料中，會削弱基體材料的耐老化性能，降低材料的光學穩定性，縮短材料的使用壽命，因此限制了其在有機載體上的應用。例如，為了得到自清潔和空氣凈化功能，人們將這種納米光催化劑混入墻面涂料中，但是隨著日久天長的日曬，二氧化鈦納米粒子會脫離墻面而產生灰化現象。受此限制，人們只能將這種納米光催化劑擔載于不容易分解的無機物的表面上，例如玻璃，陶瓷等物質。這大大地制約了其作為一種優越的光催化劑的實際應用。

為了改變這一現狀，研究者試圖通過納米粒子的表面改性來解決這一問題。目前最典型的例子是在納米粒子的表面通過例如溶膠-凝膠法來包裹上一層二氧化硅以圖在二氧化鈦粒子和有機載體之間起保護層的作用。但是研究結果表明，使用這一方法雖然能起到保護有機載體的作用，但是由于二氧化硅是絕緣體，導致電子或正穴無法到達混合粒子的表面，從而導致粒子的催化活性大大降低，分解有機物效率低下。因此，綜觀目前市場上的光催化產品，具有以下幾大類型和問題：

1)通過燒結來固定二氧化鈦到載體上。這種方法不僅所能適用的載體極其有限(只限于玻璃，陶瓷等耐燒物質)，而且所能適用的范圍比較狹窄。同時由于燒結是一個體積從大縮小的過程(液體-固體)，而使得二氧化鈦粒子的團聚嚴重，表面積大大減少，極大的降低了其光催化活性。

2)選擇不活潑的纖維(例如碳纖維等)作載體。這種方法的問題在于由于選擇的是不活潑的纖維，不僅纖維本身價格昂貴，而且無法通過對纖維進行改性來固定二氧化鈦粒子。只能通過浸漬或噴涂來機械性的附著納米粒子。納米粒子與纖維之間基本上沒有固定可言，對纖維略加施力即可引起光催化層的龜裂和剝離。

3)混有一定粘合劑的二氧化鈦粒子的懸濁噴涂液產品。通過噴涂在物體表面來獲得光催化性能，但由于二氧化鈦粒子對粘合劑的光腐蝕問題，使得耐久性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種光催化功能性滌綸纖維的制備方法，旨在用本方法生產出的滌綸纖維具有極高的光催化活性，并且作為有機載體，在紫外光照射下相對穩定，不會削弱基體材料的耐老化性能，可延長材料的使用壽命，從而可使光催化劑得以循環使用，原料成本及生產成本低，適用面更廣。

本發明光催化功能性滌綸纖維的制備方法包括以下步驟：

(1)首先制作二氧化硅殼-中空層-二氧化鈦納米內核結構的中空型光催化粒子，

(a)二氧化鈦納米粒子的前處理，用TiO₂來表示，

將100-500mg的二氧化鈦納米粒子添加入濃度為0.5-1.2mol/L的NaOH或HCl溶液中，以500-1000rpm的轉速磁力攪拌處理7-14小時后，3-5次水洗-離心分離至PH為7待用；

(b)納米粒子表面包裹碳的過程，用C@TiO₂來表示，