[发明专利]溶液浇筑法制备PHBV装载改性纳米TiO2薄膜

说明书

技术领域

本发明属于光催化剂技术领域，具体涉及一种溶液浇筑法制备PHBV装载改性纳米TiO₂薄膜。

背景技术

在化学化工、材料和环境科学中，TiO₂光催化材料与应用技术是一个热点。TiO₂是一种重要的半导体材料，因其化学性质稳定、难溶、无毒、成本低等优点，被广泛应用于光催化，并被公认为是目前比较理想的光催化剂。目前此类催化剂面临一大难点是催化剂的回收和重复使用问题。实验室手段使用多孔材料的较为多见，理想的催化剂载体应具有三维、微孔结构，在释放TiO₂的表面自由基的同时，本身就有引导性，利于有机污染物的进入或者吸附。

聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)具有生物降解性能、良好的生物相容性、生物可吸收性、较高的熔点外，其光学透过率高，同时具备空隙结构，对于各类催化剂的反应，担载和回收创造了条件。2008年东华大学何晶的硕士论文《聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的改性及其纤维成形》中通过在PHBV熔体中添加二氧化钛(TiO₂)和聚二氧化碳(PPC)的物理共混，加快了PHBV的结晶速率，降低PHBV初生纤维的发粘、发脆问题。2001年申请号为01114513的发明专利，提出了本发明涉及一种可完全生物降解的植物纤维材料制品及其制造方法，包含0.01-1％催化剂，其中有直接添加粉体TiO₂。上述两种方法由于直接添加TiO₂粉体，分散不甚理想，缺乏进一步功能化利用的价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种溶液浇筑法制备PHBV装载改性纳米TiO₂薄膜，该方法制得的PHBV薄膜透光率高，其担载的纳米TiO₂光催化剂均匀性好，具有较高的光催化活性，同时具备可回收，可重复使用和无毒环保等优点。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：溶液浇筑法制备PHBV装载改性纳米TiO₂薄膜，具体步骤为：

(1)改性纳米TiO₂粉体溶液的准备

首先，在容器中加入20-50g钛源和30-60g异丙醇，形成A溶液；在另一个容器中加入4.6-10.0g四甲基氢氧化铵(TMAOH)和76-120ml水，形成B溶液；在室温下把A溶液慢慢滴加到B溶液中，同时加热搅拌，煮沸2-4h，直至最初的白色浑浊的胶态悬浮液变成半透明的溶液；当胶体溶液的量减少到40-80mL时，再加入40-80mL的水，继续煮沸，将溶液转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在150-250℃下水热反应2-4h，得到含纳米TMA-TiO₂的澄清透明溶液C；

(2)PHBV装载改性纳米TiO₂薄膜的溶液浇筑法制备

将0.2-1.0g的含HV摩尔百分数2.49-16.7％的PHBV溶解在8mL氯仿中，在90-120℃的条件下回流1-3h；然后，按质量比TiO₂/PHBV＝0.5％加入45-90mLTMA-TiO₂澄清透明溶液C，混合均匀，在70-90℃条件下中蒸发掉溶剂，然后在室温下干燥成型，制得光催化活性的装载改性纳米TiO₂的PHBV薄膜(PHBV/TMA-TiO₂)。

作为改进，所述的钛源为钛酸丁酯和钛(IV)酸异丙酯中的一种或它们的混合物。

作为改进，所述的TMAOH作为TiO₂表面改性剂，可以改用四丁基氢氧化铵(TBAOH)或者两者的混合液。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明采用PHBV薄膜作为TiO₂纳米晶体的担载体，从而实现了可回收，可重复使用和无毒环保使用光催化的目的。

(2)本发明采用TMAOH或者TBAOH改变TiO₂的表面电荷，极大增加了无机纳米粒子的可溶性，调高了分散效果，增加了光催化性能。

(3)水热反应过程中要求保持温度150-250℃，并保持该温度2～4h，实验证明该技术特征能够促进TiO₂纳米晶体的成核生长与扩散，同时实现TMAOH或者TBAOH的改性作用。

附图说明

图1：实施例1所得TiO₂样品的XRD图谱；