[发明专利]一种可见光响应自清洁催化纤维及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光响应自清洁催化纤维及制备方法，属于材料、化学与化工技术领域。

背景技术

自清洁催化纤维是纤维经过特殊处理后，仅通过改变外界条件，如升温、光照、改变湿度等方式，即可使纤维自行还原到污染前状态。在此背景下人们对开发可见光响应光催化纤维表现出了浓厚的兴趣。现有的方法是在纤维上负载一类光催化剂，但现有的光催化剂太阳光利用率低，负载纤维后易脱落，催化无选择性，易损坏纤维基材。

金属酞菁具有耐热、耐光照、耐酸碱稳定性等许多优良性能，作为催化剂使用时，其可催化数十种有机反应，包括氢交换反应、加氢反应、氮氧化物及乙炔的还原反应，过氧化物、过氧化氢和甲酸的分解反应，合成氨反应，羧基脱除反应，芳烃的羟基化反应，脱氢反应、电化学反应和氧化反应，也可以作为可见光光催化剂。但由于金属酞菁的结构使其在溶液中具有形成无活性的二聚物甚至多聚物的趋势。二聚物的形成将减少轴向配位的活性点，从而导致催化效率大幅度降低。为了减少酞菁分子在溶液中的聚集，达到提高催化效率的目的，人们开始研究将酞菁负载到载体上来减少其聚集，但目前所用的方法大多是通过离子键结合的方式将其负载到载体上的，负载后的牢度较差。

为了解决均相催化反应所带来的相转移限制，近年来人们把更多的注意力集中到利用异相催化反应体系的研究上，因此可异相分离的负载型催化剂是一项非常有意义的研究，而且具有较好的应用前景。因此，在使用金属酞菁作为光催化剂时，还应考虑到其的回收和重复利用等问题，既不能对环境造成二次污染，而且要能够重复使用，以达到经济、环保的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供了一种具有可见光响应自清洁催化纤维及其制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的可见光响应自清洁催化纤维，它是将具有光活性的活性分散染料与纤维是通过共价键结合的方式结合形成的一种可见光响应自清洁催化纤维；所述的具有光活性的活性分散染料特征是具有式1结构，其中：M可以是铁、钴、铜、锰、铷、铝、锌和镍的金属离子，R₁、R₂、R₃、R₄分别为H、三者中的任意一种，并排除R₁、R₂、R₃、R₄全部为H，R₅、R₆、R₇、R₈分别是-Br、三者中任意一种，并排除R₅、R₆、R₇、R₈全部为-Br，

或

。

式1

所述的纤维或织物是：纤维或织物基体上带有具有活泼H的基团，包括-OH、-SH、-NH-和-NH₂中的至少一种，或通过化学改性或等离子体处理提高纤维上这些活泼H的含量，包括纤维素纤维，如棉、粘胶、麻、铜铵纤维和醋酯纤维；蛋白质纤维，如蚕丝、羊毛和大豆纤维；合成纤维，如涤纶、锦纶、腈纶、维尼纶和芳纶；无机纤维，如玻璃纤维和活性碳纤维；包括这些纤维的混纺纱，如涤棉混纺纱和涤毛混纺纱；及其含这些纤维的制品，如机织物、针织物和无纺布。

所述的纤维或织物中负载的具有光活性的活性分散染料的质量百分数为0.1～10％。

一种制备上述可见光响应自清洁催化纤维的方法，它选用具有光活性的活性分散染料，在pH为8～11、反应温度为85～130℃的条件下，将纤维或织物加入到一定浓度的活性分散染料水溶液中，反应过程中不断搅拌，反应完成后取出纤维或织物，分别进行碱洗和水洗，烘干得到可见光响应自清洁催化纤维或织物。

一种制备可见光响应自清洁纤维的方法，它选用具有光活性的活性分散染料，将具有光活性的活性分散染料溶于水中，调节pH为8～11，将纤维在上述溶液中浸置一段时间或通过浸轧方式使活性分散染料吸附到纤维或织物上，然后通过高温汽蒸使活性分散染料与纤维或织物之间形成共价键，反应结束后分别进行碱洗和水洗，烘干得到可见光响应自清洁催化纤维或织物。