[发明专利]一种二氧化钛纳米复合薄膜制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化钛纳米薄膜制备方法。本发明包括静电纺丝制备聚合物纳米纤维膜模板—二氧化钛纳米颗粒在聚合物纤维表面的附着和沉积‑‑后处理工序三个步骤，在使用过程中不会造成颗粒对处理介质的二次污染，并有利于多次利用和回收。此类纳米薄膜可以用于水处理过程中光催化降解水中有机污染物、染料敏化太阳能电池光阳极、有害气体吸附及催化分解等方面。本发明工艺简单、薄膜比表面积大、力学性能能够满足应用需要、纤维之间分布的孔径较为均匀、薄膜可以直接剪裁成型、可以根据应用需要来控制二氧化钛的负载量及粒径大小，可以从根本上解决二氧化钛的回收利用问题，并可以进一步负载其它组分拓展二氧化钛的多种功能性。

技术领域：

本发明属于化工领域，涉及有机无机复合材料，特别是一种聚合物纳米纤维负载二氧化钛纳米颗粒而后表面修饰形成的有机-无机纳米复合材料薄膜。

背景技术

二氧化钛作为一种具有多种功能特性的半导体材料，在光催化降解、电子器件、光电转换、气体检测和生物传感器等方面具有重要用途。目前，商业化二氧化钛产品如P25在应用过程中一般是以纳米颗粒形式发挥作用，颗粒易于团聚，利用率会降低，颗粒的回收困难，严重的还会造成水体的二次污染；在空气过滤及降解有机污染物的过程中，二氧化钛以纳米颗粒形式负载在薄膜表面，可以有效增加二氧化钛与污染物的接触面积，而且可通过调节薄膜的制备参数，来调节薄膜的通透性等。此外，二氧化钛纳米颗粒在紫外线辐照下表现出良好的光催化能力，然而紫外光能量仅仅占自然光的7％左右，因此二氧化钛的宽禁带热性限制了它在太阳光照射下的应用，人们通常通过贵金属沉积在二氧化钛表面发生表面等离子体增强作用，来辅助提高复合体系对可见光的吸收，同时又抑制电子-空穴的复合，提高二氧化钛的光催化活性。银系金属催化物与二氧化钛复合，是常见组合之一。因二氧化钛与银同为无机物，复合困难，故本发明引入多巴胺可将两无机纳米材料牢固的粘合在一起。本发明以电纺丝法制备聚合物纳米纤维为模板，利用聚合物纤维表面官能基团与四价钛离子(Ti⁴⁺)的配位或静电吸引左右，诱导二氧化钛纳米颗粒在聚合物纳米纤维表面生成和生长，进而促使二氧化钛纳米颗粒在纤维表面形成连续的二氧化钛纳米薄膜，聚合物模板不但给薄膜提供了一种柔性支撑，同时可以赋予其良好的机械强度，大大扩展了二氧化钛的应用范围；将聚合物/二氧化钛薄膜浸泡在pH值为8.5多巴胺溶液中，多巴胺的酚羟基与二氧化钛配位，在二氧化钛表面形成一层聚多巴胺；将经多巴胺修饰的聚合物/二氧化钛纳米复合薄膜浸泡在硝酸银溶液中，聚多巴胺内含有弱还原性的酚羟基和氨基，可与银离子发生配位，并将银离子还原和粘附在二氧化钛表面，被还原的银单质作为成核位点，继续生长成的银纳米颗粒。这种二氧化钛纳米复合薄膜制备工艺简单、成本较低、易于推广。

发明内容：