[發明專利]一種靜電紡絲制備BiTaO4納米纖維光催化劑的方法

有效

• 申請號: 201410229902.2
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN104028261A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 余建;鄒建平;羅勝聯;何順;包少魁;林明悅
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J23/18
• 分類號: B01J23/18
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種靜電紡絲制備BiTaO₄納米纖維光催化劑的方法。

背景技術

光催化技術基于光催化劑在太陽光照射下具有其獨特的氧化還原能力，被用于凈化空氣和水中的污染物。BiTaO₄作為一種新型鈣鈦礦結構的光催化劑具有潛在的發展前景。目前合成BiTaO₄的方法一般是傳統的高溫固相法和溶膠-凝膠法，但由于制備出來的產物粒徑較大，比表面積小，局部不純相，導致BiTaO₄的光催化效果較低。因此，探索出一種比表面積大和光催化效果好的新型BiTaO₄催化劑很有必要。

靜電紡絲技術可制備出納米尺寸的纖維材料，其裝置簡單，成本低廉，是一種工藝環保制備納米纖維催化劑材料的有效方法。用靜電紡絲法制備的納米纖維具有較大的比表面積、表面能和表面活性。這種方法最關鍵的環節在于紡絲液的配制，由于制備BiTaO₄所用廉價的鉭源Ta₂O₅極難溶解，而且鉍源Bi(NO₃)₃也非常容易水解產生沉淀，所以導致BiTaO₄的紡絲液難以配制。此外，即使在合適的靜電紡絲條件下靜電紡絲得到了BiTaO₄的初生纖維，但在高溫條件下煅燒后也得不到纖維形貌的BiTaO₄。本發明找出了一種很好的溶鉭方法，采用了合適的靜電紡絲條件，成功制備出BiTaO₄納米纖維光催化劑，有效的解決了上述問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種靜電紡絲制備BiTaO₄納米纖維光催化劑的方法，為光催化降解有機污染物提供了一種更高效的材料,本發明的材料制備是采用靜電紡絲法，其操作簡單、生產成本低廉、產品純度高，是一種工藝環保制備納米纖維催化劑材料的有效方法。

本發明是這樣來實現的，一種靜電紡絲制備BiTaO₄納米纖維光催化劑的方法，其特征在于方法步驟如下：

（1）Ta(OH)₅前驅體的制備：先稱取1.101毫摩爾Ta₂O₅溶于10毫升HF中，在水浴鍋中水浴10小時；然后向上述溶液中逐滴加入濃氨水至過量，產生的白色沉淀陳化2~3次；抽濾得到Ta(OH)₅前驅體。

（2）紡絲液的制備：先稱取8.812毫摩爾檸檬酸溶于13毫升的去離子水中，然后向其中加入步驟（1）中所得的Ta(OH)₅前驅體，再緩慢滴加2毫升30%過氧化氫，在水浴鍋中充分攪拌直至溶液變澄清；然后再稱取2.203毫摩爾Bi(NO₃)₃溶于3毫升乙二醇中，并加入到上述澄清液中，然后將溫度降至常溫充分攪拌1小時；最后緩慢加入5~10克聚乙烯吡咯烷酮（PVP）調節溶液黏度至2000~4000mPa·S，充分攪拌靜置得到紡絲液。

（3）初始PVP-BiTaO₄纖維的制備：將步驟（2）中的紡絲液灌入10毫升注射器中，將注射器倒置固定，靜置10小時以排除氣泡；然后安裝靜電紡絲裝置，采用內徑為0.5毫米的不銹鋼針頭，針頭接電源的正極，錫箔作為收集裝置接電源的負極，施加16~20千伏的電壓，紡絲液推進速度為0.1毫升/小時~0.3毫升/小時，針頭至收集裝置的距離為18~25厘米；靜電紡絲得到初始的PVP-BiTaO₄纖維。

（4）BiTaO₄納米纖維的制備：將步驟（3）中的初始PVP-BiTaO₄纖維先在350℃的馬弗爐中預煅燒5小時，再在900℃馬弗爐中煅燒10小時，得到BiTaO₄納米纖維。