[發明專利]一種二氧化鈦納米復合薄膜制備方法

有效

• 申請號: 201510519203.6
• 申請日: 2015-08-22
• 公開（公告）號: CN105057003B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 楊冬芝;于中振;史永正;呂曉溫
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38;B01J35/02;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明涉及一種二氧化鈦納米薄膜制備方法。本發明包括靜電紡絲制備聚合物納米纖維膜模板—二氧化鈦納米顆粒在聚合物纖維表面的附著和沉積??后處理工序三個步驟，在使用過程中不會造成顆粒對處理介質的二次污染，并有利于多次利用和回收。此類納米薄膜可以用于水處理過程中光催化降解水中有機污染物、染料敏化太陽能電池光陽極、有害氣體吸附及催化分解等方面。本發明工藝簡單、薄膜比表面積大、力學性能能夠滿足應用需要、纖維之間分布的孔徑較為均勻、薄膜可以直接剪裁成型、可以根據應用需要來控制二氧化鈦的負載量及粒徑大小，可以從根本上解決二氧化鈦的回收利用問題，并可以進一步負載其它組分拓展二氧化鈦的多種功能性。

技術領域：

本發明屬于化工領域，涉及有機無機復合材料，特別是一種聚合物納米纖維負載二氧化鈦納米顆粒而后表面修飾形成的有機-無機納米復合材料薄膜。

背景技術

二氧化鈦作為一種具有多種功能特性的半導體材料，在光催化降解、電子器件、光電轉換、氣體檢測和生物傳感器等方面具有重要用途。目前，商業化二氧化鈦產品如P25在應用過程中一般是以納米顆粒形式發揮作用，顆粒易于團聚，利用率會降低，顆粒的回收困難，嚴重的還會造成水體的二次污染；在空氣過濾及降解有機污染物的過程中，二氧化鈦以納米顆粒形式負載在薄膜表面，可以有效增加二氧化鈦與污染物的接觸面積，而且可通過調節薄膜的制備參數，來調節薄膜的通透性等。此外，二氧化鈦納米顆粒在紫外線輻照下表現出良好的光催化能力，然而紫外光能量僅僅占自然光的7％左右，因此二氧化鈦的寬禁帶熱性限制了它在太陽光照射下的應用，人們通常通過貴金屬沉積在二氧化鈦表面發生表面等離子體增強作用，來輔助提高復合體系對可見光的吸收，同時又抑制電子-空穴的復合，提高二氧化鈦的光催化活性。銀系金屬催化物與二氧化鈦復合，是常見組合之一。因二氧化鈦與銀同為無機物，復合困難，故本發明引入多巴胺可將兩無機納米材料牢固的粘合在一起。本發明以電紡絲法制備聚合物納米纖維為模板，利用聚合物纖維表面官能基團與四價鈦離子(Ti⁴⁺)的配位或靜電吸引左右，誘導二氧化鈦納米顆粒在聚合物納米纖維表面生成和生長，進而促使二氧化鈦納米顆粒在纖維表面形成連續的二氧化鈦納米薄膜，聚合物模板不但給薄膜提供了一種柔性支撐，同時可以賦予其良好的機械強度，大大擴展了二氧化鈦的應用范圍；將聚合物/二氧化鈦薄膜浸泡在pH值為8.5多巴胺溶液中，多巴胺的酚羥基與二氧化鈦配位，在二氧化鈦表面形成一層聚多巴胺；將經多巴胺修飾的聚合物/二氧化鈦納米復合薄膜浸泡在硝酸銀溶液中，聚多巴胺內含有弱還原性的酚羥基和氨基，可與銀離子發生配位，并將銀離子還原和粘附在二氧化鈦表面，被還原的銀單質作為成核位點，繼續生長成的銀納米顆粒。這種二氧化鈦納米復合薄膜制備工藝簡單、成本較低、易于推廣。

發明內容：