[發明專利]一種織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811632283.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109622067A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 劉保江;楊瑞祥;趙強強;張海升;董鋒
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海仁弗環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: B01J31/38
• 分類號: B01J31/38
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;魏峯

本發明涉及一種織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料的制備方法。該方法包括：織物/聚氮材料制備，織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料制備。該方法有效拓寬光響應區域至近紅外，大幅提升太陽能的利用率，催化材料可重復多次循環使用。

技術領域

本發明屬于復合光催化材料領域，特別涉及一種織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料的制備方法。

背景技術

隨著我國工業化和城市化進程的加快，由有機污染物、聚合物廢物、生物質污染而引起的環境污染已成為一個嚴重的社會問題。即便某些低濃度的有機污物也可能產生高毒性，從而對生態系統和人類健康構成嚴重威脅。傳統的污染物處理技術，如物理吸附、化學沉淀等方法不能完全去除這些有機污物，并且在實際操作過程中可能會產生許多其它有害副產物，造成二次污染。因此，需要一種有效的“綠色”技術將有害污染物轉化為無害物質而不會造成二次污染。為了解決這些問題，大量研究工作者試圖以科學手段解決這一問題，以實現人類社會的可持續發展。近些年來，半導體光催化技術被一致認為是解決環境問題的有效、綠色及最具前景的解決方案。這種技術在環境治理領域有著巨大的經濟和社會效益，尤其是在污水處理、空氣凈化及保潔抗菌等領域更是大放異彩。然而，目前大多數光催化劑主要存在以下問題：對太陽能利用率過低(主要響應紫外光)、量子效率低下及回收困難等。因此，設計開發一種高效催化及易回收的光催化材料具有重要意義。

二氧化鈦、氧化鋅、三氧化鎢等常見光催化劑，其帶隙普遍較寬，抗光腐蝕性較好，但其響應區域主要在紫外區(占太陽光能量的5％左右)。因此，拓寬光催化劑的光響應范圍，提高對太陽光的利用率，是當前光催化技術的重要研究方向。目前常用的方法有貴金屬摻雜、半導體復合以及離子摻雜等。研究表明，這些方法都能成功將光響應范圍拓展到可見光區，可是能成功將波長拓寬到近紅外區的鮮有耳聞(可見光占太陽光能量的45％)。

為了有效的將光催化材料負載到織物上，并盡可能不影響其催化效率，有研究者曾采用浸軋的方式將光催化劑負載到織物上，研究表明使用該方法進行負載，結合牢度較好，但由于催化劑大部分還只是覆蓋在纖維表面，進入纖維內部的催化劑較少而使其耐水洗牢度較差；并且由于浸軋法的軋余率較高致使織物腐蝕較為嚴重。亦有研究者采用溶膠-凝膠的方法將催化劑負載到織物上，其優點在于工藝簡單且能有效提高織物自清潔效果(通過控制表面粗糙度)，但一般使用該法進行負載需要高溫烘焙，這樣會對面料造成直接損害，也會導致催化劑團聚，影響光催化效果。同時，由于催化劑與織物結合形成化學鍵的作用力微弱，多次洗滌后極易脫落，使其光催化效率大大降低。對比專利CN201611095874.5、CN201611095891.9，這些專利使用的催化劑都是在可見光下，對光源利用率，并且和纖維的作用力較弱，影響其重復使用性能，造成二次污染，嚴重制約了技術的工業化應用，本專利克服已有專利不足，采用近紅外光下高性能催化劑，并且通過共價鍵方式和纖維結合，耐久性好，重復使用性能好。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料的制備方法，以克服現有技術中光催化劑對太陽能利用率低以及催化效率低的缺陷。

本發明的一種織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料的制備方法，包括：

(1)將三聚氯腈分散在溶劑中，攪拌，浸入織物，加入三聚氰胺并繼續攪拌，光照射，洗滌，干燥，得到織物/聚氮材料，其中三聚氯腈與溶劑的比例為1.50～3.00mmol:150～200mL，三聚氯腈與三聚氰胺的摩爾比為1.5～3:0.75～1.5；

(2)將吡咯單體和二氧化鈦以質量比為0.77～1.55:0.2～0.4溶于溶劑中，投入步驟(1)中織物/聚氮材料使其吸附吡咯單體和二氧化鈦，滴加三氯化鐵/鹽酸溶液，洗滌，干燥，得到織物/聚氮/聚吡咯/二氧化鈦催化材料，其中吡咯單體和溶劑的體積比為0.8～1.6:120～180，吡咯單體與三氯化鐵的摩爾比為0.011～0.023:0.031～0.062。

所述步驟(1)中溶劑為乙腈。