[發明專利]一種靜電紡絲法制備Fe2O3/V2O5復合纖維的方法

有效

• 申請號: 201510365942.4
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN104894691A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 李佑稷;林曉;李銘
• 申請（專利權）人: 吉首大學
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01D5/00
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 唐曙暉;劉明芳

技術領域

本發明屬于功能材料領域，具體涉及一種靜電紡絲法制備Fe₂O₃/V₂O₅復合纖維的方法。

背景技術

能源危機與環境問題是人類二十一世紀面臨的兩個重大難題，隨著世界經濟的發展、人口的增長和人們生活水平的提高，不可再生能源的消耗急劇增加，己經瀕臨枯竭。同時，隨著化石能源的大規模開采利用，以及高耗能、高污染、粗放型的工業發展帶來嚴重的大氣污染和水污染，給人類的賴以生存的環境造成了嚴重的破壞。目前污染物處理的方法主要有：物理吸附法、微生物分解法、化學氧化法和高溫焚燒法等。這些方法對環境的保護和治理都起到了重大作用，但是這些技術普遍存在著能耗高，不能徹底將污染物去除，易產生二次污染等方面的缺陷。因而，利用新型可再生能源，開發研究高效、低能耗和深度去除污染物的技術成為環保研究領域追求的目標。

半導體光催化技術在利用太陽光能開發可再生能源及環境凈化上表現出巨大的應用前景，利用半導體氧化物材料在光照下表面能夠受激活化，有效氧化分解有機物、還原重金屬離子等特性，抗菌和清除異味，在污水處理、空氣凈化、太陽能利用、抗菌和自清潔功能等方面具有廣闊的應用前景，V₂O₅作為過渡金屬半導體氧化物，具有相對較低的能隙值(2.3eV)，為光催化劑材料提供廣泛的光吸收譜。然而，單一的V₂O₅光生電子與光生空穴對復合太快，影響其光催化效果，故與Fe₂O₃半導體復合，改性其光催化效果，復合材料在新型光催化劑領域中具有良好的應用前景。

通過傳統方法制備的光催化劑多為粉體，粉體顆粒尺寸較大，制備過程復雜，反應周期長，而且粉體容易團聚，難以分離和回收，嚴重制約了其光催化技術的商業化進程。制備納米纖維就能很好的解決這一問題，制備納米纖維最高效的手段就是采用靜電紡絲技術，靜電紡絲技術是指在高壓靜電發生器產生的高壓靜電場的作用下，通過溶膠-凝膠方法獲得的帶電高分子溶液或熔體在高壓靜電場中噴射變形流動，在這一過程中，經溶劑蒸發或熔體冷卻過程而使溶質固化，最終制得無紡纖維氈物質的一種技術手段。通過靜電紡絲技術制備的一維納米纖維具有高長徑比、高比表面積和納米級微孔的產物特點。

發明內容

本發明提供了一種工藝簡單、操作方便、制備周期短的靜電紡絲法制備Fe₂O₃/V₂O₅復合纖維的方法，該方法制備的Fe₂O₃/V₂O₅復合纖維在可見光下具有良好的光催化性。

為了達到上述目的，本發明的靜電紡絲法制備Fe₂O₃/V₂O₅復合纖維的方法包括以下步驟：

(1)紡絲液的配制：按照Fe：V＝0.5～1.5:0.5～1.5，優選0.8～1.2:0.8～1.2，優選約1：1的摩爾比稱取乙酰基丙酮釩和三乙酰丙酮鐵(總質量記為m_a)溶于有機溶劑(優選極性有機溶劑例如醇類溶劑如無水乙醇或醚類溶劑如乙醚或酮類溶劑如甲乙酮)中，持續攪拌，直至溶質完全溶解；然后向其中加入質量為m_b的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，使m_a：m_b＝1:1.5～6，優選1:2～4，更優選約1:3，持續攪拌至均勻，得到紡絲液；

(2)靜電紡絲：將上述紡絲液進行靜電紡絲，獲得納米纖維薄膜；

(3)干燥和煅燒：將上述納米纖維薄膜干燥后煅燒，去除聚乙烯毗咯烷酮，得到Fe₂O₃/V₂O₅復合纖維。

優選地，在將乙酰基丙酮釩和三乙酰丙酮鐵溶于有機溶劑時，乙酰基丙酮釩和三乙酰丙酮鐵的總質量與有機溶劑的質量之比為1:5～100，優選1:20～1:60，更優選1:30～50。