[發明專利]一種多孔二氧化鈦混合聚丙烯腈纖維的制備方法

在審

• 申請號: 202110308574.5
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN114164511A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 王晟
• 申請（專利權）人: 耐酷時（北京）科技有限公司
• 主分類號: D01F6/54
• 分類號: D01F6/54;D01F1/10;B01J35/06;B01J31/38
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司 11364
• 代理人: 李倩倩;顏健

本發明提供了一種多孔二氧化鈦混合聚丙烯腈纖維的制備方法，首先將聚丙烯酸鈉(PAANa)水溶液與二氧化鈦納米粒子攪拌混合，然后利用聚丙烯酸鈉可在堿性溶液中沉淀的特性，調整溶液至堿性，并同時攪拌。隨后，將獲得的混合粒子加入聚丙烯腈纖維(簡稱PAN纖維)/N,N?二甲基甲酰胺(簡稱DMF)混合溶液，并通過靜電紡絲獲得了含有二氧化鈦的PAN靜電紡絲纖維。最后將纖維置于超純水中，攪拌后，將濃鹽酸緩慢滴加入體系，調整pH值到2.0～3.0，攪拌，離心分離，洗滌沉淀即可得到目標產物。本發明的方案利用酸堿環境不同溶解特性，得到了多孔二氧化鈦混合聚丙烯腈纖維，這種新方法結合了傳統工藝的優點，用量少，有效面積大，工藝簡單，不易脫落。

技術領域

本發明涉及光催化材料領域，具體而言，涉及一種多孔二氧化鈦混合聚丙烯腈纖維的制備方法。

背景技術

銳鈦礦相TiO₂以其化學性質穩定、氧化-還原性強、抗腐蝕、無毒及成本低而成為目前最為廣泛使用的半導體光催化劑。在光的照射下，它能將光能轉化為化學能，可以在較短的時間內成功的分解包括難降解有機物在內的大多數有機物。此外它還具有高穩定性、耐光腐蝕、無毒等特點，并且在處理過程中不產生二次污染，因此在抗菌、除臭、油污分解、防霉防藻、空氣凈化等領域被越來越多的人所矚目。

另一方面，由于光催化材料一般是粉體材料，因此在其實用化時必須要考慮負載在某一載體上，從而解決回收和使用便捷的問題。纖維材料具有柔軟性和大負載面積，是理想的載體材料。如何更好地將光催化粉體材料和有機柔性載體結合，一直是實用化領域追求的目標之一。

催化劑負載一般有兩種方法：一是纖維表面進行負載，優點是用量少，有效面積大，缺點是工藝復雜，容易脫落；第二種是催化劑混合入原料進行制絲，優點是工藝簡單，不易脫落。現有技術中申請號為CN200710176994.2的專利公開了一種納米纖維負載二氧化鈦光催化劑及其制備方法，屬于新型納米光催化劑(光觸媒)功能材料的制備技術領域。將鈦前驅體、水解抑制劑、聚合物以及有機溶劑配成均一的紡絲液，并按照適宜的靜電紡絲工藝進行紡絲，得到納米纖維氈/膜；再在電紡納米纖維上引入羥基基團后，將其浸漬于含氨化劑的水相溶液中，鈦前驅體發生水解和氨化反應，并生成鈦氨絡合物；然后經過焙燒等后處理工藝得到納米纖維負載二氧化鈦光催化劑。該現有技術雖然工藝簡單，提高了二氧化鈦與納米纖維的結合牢靠性，但是納米纖維表面負載的二氧化鈦催化劑較多，二氧化鈦催化劑用量大、有效面積小，活性面被載體材料遮蔽，影響催化活性。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種多孔二氧化鈦混合聚丙烯腈纖維的制備方法，以解決現有技術中二氧化鈦催化劑用量大、有效面積小、影響催化活性的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種多孔二氧化鈦混合聚丙烯腈纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)以重量份計，向遮光保存的試劑瓶中，依次加入超純水、聚丙烯酸鈉，攪拌后加入二氧化鈦納米粒子，繼續攪拌，得到溶液1；

(2)將氫氧化鎂加入到超純水中，攪拌，得到溶液2；

(3)將溶液2加入溶液1中，并調整pH值至8～11后，攪拌，得到溶液3；

(4)將溶液3離心后，洗滌沉淀，干燥得到粉末4；

(5)將聚丙烯腈PAN粉末加入N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌，直至完全溶解成淡黃色溶液后，加入粉末4，攪拌，得到溶液5；

(6)將溶液5進行靜電紡絲，得到靜電紡絲纖維；

(7)將獲得的靜電紡絲纖維加入超純水溶液中，攪拌，將濃鹽酸加入體系，調整pH值到2.0～3.0，攪拌；

(8)離心分離，洗滌沉淀即可得到目標產物。