[發明專利]溶液澆筑法制備PHBV裝載改性納米TiO2薄膜

有效

• 申請號: 201210057808.4
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102614931A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 陳海鋒;唐培松;王坤燕;崔桂圓
• 申請（專利權）人: 湖州師范學院
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/02;B01J37/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光催化劑技術領域，具體涉及一種溶液澆筑法制備PHBV裝載改性納米TiO₂薄膜。

背景技術

在化學化工、材料和環境科學中，TiO₂光催化材料與應用技術是一個熱點。TiO₂是一種重要的半導體材料，因其化學性質穩定、難溶、無毒、成本低等優點，被廣泛應用于光催化，并被公認為是目前比較理想的光催化劑。目前此類催化劑面臨一大難點是催化劑的回收和重復使用問題。實驗室手段使用多孔材料的較為多見，理想的催化劑載體應具有三維、微孔結構，在釋放TiO₂的表面自由基的同時，本身就有引導性，利于有機污染物的進入或者吸附。

聚羥基丁酸戊酸酯(PHBV)具有生物降解性能、良好的生物相容性、生物可吸收性、較高的熔點外，其光學透過率高，同時具備空隙結構，對于各類催化劑的反應，擔載和回收創造了條件。2008年東華大學何晶的碩士論文《聚羥基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的改性及其纖維成形》中通過在PHBV熔體中添加二氧化鈦(TiO₂)和聚二氧化碳(PPC)的物理共混，加快了PHBV的結晶速率，降低PHBV初生纖維的發粘、發脆問題。2001年申請號為01114513的發明專利，提出了本發明涉及一種可完全生物降解的植物纖維材料制品及其制造方法，包含0.01-1％催化劑，其中有直接添加粉體TiO₂。上述兩種方法由于直接添加TiO₂粉體，分散不甚理想，缺乏進一步功能化利用的價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種溶液澆筑法制備PHBV裝載改性納米TiO₂薄膜，該方法制得的PHBV薄膜透光率高，其擔載的納米TiO₂光催化劑均勻性好，具有較高的光催化活性，同時具備可回收，可重復使用和無毒環保等優點。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：溶液澆筑法制備PHBV裝載改性納米TiO₂薄膜，具體步驟為：

(1)改性納米TiO₂粉體溶液的準備

首先，在容器中加入20-50g鈦源和30-60g異丙醇，形成A溶液；在另一個容器中加入4.6-10.0g四甲基氫氧化銨(TMAOH)和76-120ml水，形成B溶液；在室溫下把A溶液慢慢滴加到B溶液中，同時加熱攪拌，煮沸2-4h，直至最初的白色渾濁的膠態懸浮液變成半透明的溶液；當膠體溶液的量減少到40-80mL時，再加入40-80mL的水，繼續煮沸，將溶液轉移到聚四氟乙烯內襯的反應釜中，在150-250℃下水熱反應2-4h，得到含納米TMA-TiO₂的澄清透明溶液C；

(2)PHBV裝載改性納米TiO₂薄膜的溶液澆筑法制備

將0.2-1.0g的含HV摩爾百分數2.49-16.7％的PHBV溶解在8mL氯仿中，在90-120℃的條件下回流1-3h；然后，按質量比TiO₂/PHBV＝0.5％加入45-90mLTMA-TiO₂澄清透明溶液C，混合均勻，在70-90℃條件下中蒸發掉溶劑，然后在室溫下干燥成型，制得光催化活性的裝載改性納米TiO₂的PHBV薄膜(PHBV/TMA-TiO₂)。

作為改進，所述的鈦源為鈦酸丁酯和鈦(IV)酸異丙酯中的一種或它們的混合物。

作為改進，所述的TMAOH作為TiO₂表面改性劑，可以改用四丁基氫氧化銨(TBAOH)或者兩者的混合液。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

(1)本發明采用PHBV薄膜作為TiO₂納米晶體的擔載體，從而實現了可回收，可重復使用和無毒環保使用光催化的目的。

(2)本發明采用TMAOH或者TBAOH改變TiO₂的表面電荷，極大增加了無機納米粒子的可溶性，調高了分散效果，增加了光催化性能。

(3)水熱反應過程中要求保持溫度150-250℃，并保持該溫度2～4h，實驗證明該技術特征能夠促進TiO₂納米晶體的成核生長與擴散，同時實現TMAOH或者TBAOH的改性作用。

附圖說明

圖1：實施例1所得TiO₂樣品的XRD圖譜；