[发明专利]纳米纤维负载二氧化钛光催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米纤维负载二氧化钛光催化剂的制备方法，包括：将钛前驱体、水解抑制剂、聚合物以及有机溶剂配成均一的纺丝液，并用静电纺丝法制备纳米纤维毡/膜，其特征在于：在电纺纳米纤维毡/膜上引入羟基基团，再将其浸渍于含氨化剂的水相溶液中，钛前驱体发生水解和氨化反应，并生成钛氨络合物，然后在保护气体气氛中加以焙烧，得到纳米纤维负载二氧化钛光催化剂，其中所述的聚合物为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或二种组合；相应的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、三氯甲烷中的一种或多种组合；静电纺丝工艺参数为：纺丝液中，聚合物的浓度为7～15wt％，钛前驱体及其水解抑制剂的浓度均为0.1～1mol/L，注射器针头内径为0.6～2mm，施加的静电电压为8～20KV，纺丝液流量为0.3～1.5mL/h，接收距离为10～30cm，采用单针或多针头纺丝；所述的氨化剂包括氨水、甲胺、乙胺、苯胺、尿素、硫脲、碳酸铵和硝酸铵中的一种或多种组合，浸渍液的浓度为0.1～5mol/L，浸渍时间为1～10h；所述的纳米纤维负载二氧化钛光催化剂中，氮掺杂的二氧化钛通过氮键作用负载在电纺纳米纤维毡/膜的表面上，其中，二氧化钛的粒径为10～100nm，氮的掺杂量为二氧化钛中氧原子物质的量的0.1～1％，二氧化钛的负载量为纳米纤维的5～30wt％，纳米纤维的直径为50～500nm。

2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：所述的钛前驱体包括钛酸四丁酯、钛酸异丙酯、四氯化钛、硫酸钛、硫酸氧钛的一种或多种组合；相应的水解抑制剂包括无水乙酸、丙烯酸、邻苯二酚、乙酰乙酸烯丙酯、乙酰丙酮和盐酸、硫酸、磷酸的一种或多种组合。

3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于：选用聚丙烯腈作为制备纳米纤维的聚合物，由于聚丙烯腈不含有羟基基团，因此所得的电纺纳米纤维毡/膜需要在120～160℃进行恒张力或恒应变热牵伸并且再在230～300℃进行预氧化，从而在分子链上引入羟基基团。

4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，所述的二氧化钛为锐钛矿型、金红石型或二者的混合晶型，相应的焙烧温度为300～800℃，升温速度为1～5℃/min，降温速度为2～20℃/min，焙烧时间为1～10小时。