[发明专利]一种纤维基活化核壳微纳结构环境净化材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化环境净化功能织物的制备领域，特别涉及一种纤维基活化核壳微纳结构环境净化材料的制备方法。

背景技术

水环境是自然环境的一个重要组成部分。在地球表面，水体面积约占地球表面积的71%，其中可用的陆地水仅占总水量的2.72%，曾有人预测，在能源危机之后，人类将面临的最大自然危机就是水资源危机。水环境的恶化、水资源的短缺，已成为世界各国关注的焦点。作为人类赖以生存的重要资源，水环境的治理已成为人类亟待解决的重要课题。

染料作为一种重要的精细化工品，与人类衣食住行密切相关，并且随着印染行业的迅猛发展，伴随产生的印染废水也已成为当前最主要的水体污染源之一。目前，我国年产染料超过90万吨，居世界首位，占世界总产量的45%。而在染料的生产过程中，每产出1吨染料至少有2%会随废水流失，而在印染过程中染料损失量则达到10%~15%。这些染料通常为难降解的有机化合物，在水中的存在时间长、污染范围广、产生危害大、处理难度高，水质特征均表现为高浓度、高色度、高COD和BOD值，其相关的治理技术一直是废水处理的难点所在。

目前，国内外常用于染料废水处理的方法主要有：生物处理法、化学絮凝法、化学氧化法、吸附法和电化学法等；而近年来也有一些新型废水处理技术研究较为活跃，如超临界水氧化技术、低温等离子体化学技术、超声波技术、萃取技术、光催化技术和Fenton氧化技术等。但以上方法存在制造工艺复杂、成本较高且不能再生使用等缺陷，而且不利于回收，影响可持续发展。鉴于柔性基材（纤维材料）作为载体具有表面积大、易加工成型、易富集污染物和稀释分解产物特殊性能，将光催化剂负载到柔性基材上制备柔性污水净化材料能有效的提高污水处理的能力，且成本低廉。目前制备方法主要有：浸轧法和涂层法。然而这两种方法存在着光催化剂被粘合剂包覆，团聚严重、催化效率低、柔性基材易光氧化降解等问题。又由于柔性基材不耐高温，限制了光催化剂沉积在柔性基材上进行晶型转换方法的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纤维基活化核壳微纳结构环境净化材料的制备方法，该方法简单、成本低，无二次污染，易于工业化生产，所得的纤维基净化材料对有机污染物的净化效果好，能有效地提高Bi系半导体在织物上的负载量与耐久度，且防止了Bi系半导体光催化剂对纤维织物的损伤问题。

本发明的一种纤维基活化核壳微纳结构环境净化材料的制备方法，包括：

（1）织物的前处理

用有机溶剂超声清洗织物30～60min，然后于20～30℃干燥10～12h，再在高效净洗剂中于40～45℃处理15～25min，80～85℃干燥20～30min，得到处理后的织物；

（2）在惰性环境下，将摩尔比为1:2~1:3的硝酸铋与乙二胺四乙酸二钠分别加入到硝酸溶液中，并滴加润湿剂，于200~300rpm搅拌20~30min，随后加入碱剂，得溶液A；

在惰性环境下，将与溶液A中硝酸铋相同摩尔数的偏钒酸钠加入到去离子水中，于200~300rpm搅拌5~10min，并在搅拌过程中逐滴加入氢氧化钠溶液，得到溶液B；

（3）光催化剂未活化体的制备

将上述溶液B逐滴加入至上述溶液A中，控制滴加速率为1～1.5mL/min，均匀混合形成整理液，从室温升至80～95℃，控制升温速率在2～3℃/min，反应8~12h，过滤，于65～70℃烘干，得到光催化剂未活化体；

（4）LOCL纳米活化体溶液的制备

将光催化剂未活化体转移至含有强酸和氧化稳定剂的去离子水溶液中活化反应，控制转移速率为1～1.5mL/min，得到光催化剂纳米活化体溶液LOCL；

（5）活化核壳光催化整理液的制备

室温条件下，在光催化剂纳米活化体溶液LOCL中逐滴加入含有共溶剂、渗透剂和硅烷前驱体的去离子水溶液，控制滴加速率为0.5~1mL/min，得到活化核壳光催化整理液；

（6）光催化核壳材料的后整理

将步骤（1）得到的处理后的织物浸渍到上述活化核壳光催化整理液中反应1~3h，然后在90～100℃的水中处理1～2h，去除在织物表面的冗余吸附颗粒，最后经40～50℃烘干，即得。

步骤（1）中所述的有机溶剂为乙醇、乙酸乙酯或丙酮。

步骤（1）中所述的织物为非织造布、机织布或针织布。