[發(fā)明專利]活化聚四氟乙烯的方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010014724.7
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111171359B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高冠道;王炎鋒;蒲良桃;丁杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C08J7/12
• 分類號: C08J7/12;C02F1/36;C02F1/72;C08L27/18
• 代理公司: 杭州合信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33337
• 代理人: 黃平英

本申請公開一種活化聚四氟乙烯的方法及應(yīng)用，活化聚四氟乙烯的方法包括：將聚四氟乙烯材料置于超聲波的作用下進(jìn)行活化，PTFE經(jīng)過超聲波活化后會產(chǎn)生宏觀極化，形成駐極體，其具有壓電活性。經(jīng)過活化的聚四氟乙烯作為壓電材料，在外力作用下可用于產(chǎn)電。聚四氟乙烯在超聲活化過程中能產(chǎn)生氧化能力較強(qiáng)的還原和氧化自由基，可用于產(chǎn)氫或污染物凈化等。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及聚四氟乙烯(以下記作“PTFE”)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活化PTFE的方法及其在污水治理、產(chǎn)電、產(chǎn)氫中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

自1880年居里兄弟發(fā)現(xiàn)電氣石具有壓電效應(yīng)以來，無機(jī)壓電材料如鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈦酸鍶、鎵酸鋰、鍺酸鋰，有機(jī)壓電材料如聚偏氟乙烯(PVDF)以及復(fù)合壓電材料被廣泛應(yīng)用于換能器、壓電驅(qū)動器、壓力傳感器、超聲波傳感器等。

近十年，納米或者微米壓電催化劑逐漸被應(yīng)用于環(huán)境污染物治理中，其凈化污染物的基本原理是：壓電催化劑受到外力作用后發(fā)生形變，內(nèi)部偶極子的正負(fù)電荷中心不再重合，導(dǎo)致晶體發(fā)生宏觀極化，形成內(nèi)電場。催化劑內(nèi)部的自由載流子如電子(e^-)、空穴(h⁺)在內(nèi)電場的作用得到分離，自由載流子遷移到材料表面后與水體中的OH^-、O₂、H⁺等反應(yīng)產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基自由基(·OH)、超氧自由基(·O₂^-)和單線態(tài)氧(¹O₂)以及還原能力極強(qiáng)的活性氫自由基(·H)，這些自由基可以對水中的污染物達(dá)到良好的氧化以及還原去除效果。

公開號為CN110092440A的中國發(fā)明專利申請文獻(xiàn)公開了一種利用壓電催化高效降解染料廢水的方法，該申請文獻(xiàn)在鈮酸鉀鈉壓電陶瓷的基礎(chǔ)上沉積銀單質(zhì)，從而提高正負(fù)電荷的分離效率，對染料廢水有良好的降解效果。公開號為CN110092440A的中國發(fā)明專利申請文獻(xiàn)公開了一種WSe₂納米片壓電催化劑高效降解有機(jī)污染物的方法，該申請文獻(xiàn)設(shè)計了一種薄層WSe₂納米片，充分利用易變性和壓電系數(shù)高的優(yōu)勢，在超聲波的作用下對四環(huán)素和羅丹明B有較好的去除效果。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N活化PTFE的方法，利用超聲波來活化PTFE，PTFE經(jīng)過超聲波活化后會產(chǎn)生宏觀極化，形成駐極體，其具有壓電活性。經(jīng)過活化后的PTFE在外力作用下用于產(chǎn)電；此外，PTFE在活化的同時可用于產(chǎn)電、產(chǎn)氫或污染物凈化等。

活化聚四氟乙烯的方法，包括：對聚四氟乙烯材料進(jìn)行超聲處理。超聲處理的環(huán)境可以是水環(huán)境中也可以是空氣中。

目前在環(huán)境污染治理中常用的壓電催化劑為無機(jī)壓電材料，對于壓電系數(shù)較小的有機(jī)壓電材料未見應(yīng)用。PTFE是一種有機(jī)全氟聚合物，具有耐高溫、耐腐蝕、摩擦系數(shù)小等優(yōu)點，在300℃以下不溶于任何強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及其他有機(jī)溶劑。由于其優(yōu)越的化學(xué)和物理性能，目前被廣泛應(yīng)用于電子、醫(yī)藥、化工、航天等領(lǐng)域，本申請的PTFE活化方法，更具體的說是利用超聲波來活化PTFE，PTFE經(jīng)過超聲波活化后會產(chǎn)生宏觀極化，形成駐極體，其具有壓電催化活性。相比現(xiàn)有報道的無機(jī)壓電催化劑，PTFE的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定；相比同等條件下的壓電催化反應(yīng)，PTFE的壓電催化降解污染物的性能也更優(yōu)。

以下還提供了若干可選方式，但并不作為對上述總體方案的額外限定，僅僅是進(jìn)一步的增補(bǔ)或優(yōu)選，在沒有技術(shù)或邏輯矛盾的前提下，各可選方式可單獨針對上述總體方案進(jìn)行組合，還可以是多個可選方式之間進(jìn)行組合。

可選的，超聲處理的設(shè)備包括但不限于超聲清洗機(jī)，超聲波治療儀以及細(xì)胞破碎儀?；罨疨TFE時的超聲設(shè)備運行參數(shù)包括超聲頻率、超聲功率密度和超聲時間。

可選的，所述超聲處理的條件：超聲頻率為20kHz～12MHz；超聲的功率密度為0.1～400W/cm²。在一定范圍內(nèi)，超聲波的強(qiáng)度越大，作用于PTFE材料上的作用力也越大，PTFE能夠發(fā)生更大的形變量，產(chǎn)生的壓電催化的性能也越好。