[发明专利]一种具有光催化性的透明PM2.5过滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光催化性的透明PM2.5过滤膜及其制备方法，PM2.5过滤膜为类三明治结构的复合纳米纤维膜，包括聚丙烯腈@TiO₂和聚酰胺‑6，复合纳米纤维膜的纳米纤维直径分布为60～100nm。复合膜网状交联紧密，同时具有光催化功能、高透明性且高效的PM2.5过滤性能，应用在防纳米纱窗不仅能够有效的阻挡室外PM2.5进入室内，而且在太阳光的作用下光催化大气中的低浓度有害气体，同时保持良好的采光、通气效果。

技术领域

本发明属于过滤材料制备技术领域，具体涉及一种具有光催化性的透明PM2.5高效过滤膜及其制备方法。

背景技术

随着工业化的发展，环境及空气的污染也进一步加剧，PM2.5带来的的危害已引起全世界的关注。PM2.5被称为“可入肺颗粒物”，可以直接进入人的肺部，由于含有有毒、有害物质且在空气中滞留时间长、输送距离远，因此必然会对大气环境质量和人体健康产生负面影响。此外，室内空气质量也引起人们的关注，特别雾霾严重期间，室内空气中的PM2.5值甚至高于室外空气，同时由于室内装修带来的室内VOCs浓度明显增高，严重影响人们的身体健康。因此对于具有高效降解空气中VOCs的高效PM2.5过滤材料的研究与开发受到广泛重视。吴睿等人制备了一种具有光催化功能的防PM2.5纳米窗纱，该窗纱由纳米空气过滤膜、光催化膜和夹碳无纺布构成，其中纳米空气过滤膜由分散的纳米醋醋纤维丝构成，形成许多孔径为0.5～1μm的纳米孔，纳米过滤膜的孔隙率为85％～98％；所述的光催化膜选用TiO2/SiO2复合纳米管构成。该纳米窗纱是分别由具有光催化膜和具有过滤性能的纳米过滤膜构成，制备过程工艺流程相对较长，且纳米醋醋纤维丝孔径较大，PM2.5过滤效率仅为75％左右，且透光性不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有光催化性的透明PM2.5过滤膜及其制备方法，改善现有空气过滤膜的透光率低，透气性差且功能单一的问题，适用于室内空气净化装置及窗纱材料等领域。

本发明采用以下技术方案：

一种具有光催化性的透明PM2.5过滤膜，所述PM2.5过滤膜为类三明治结构的复合纳米纤维膜，包括聚丙烯腈@TiO₂和聚酰胺-6，聚酰胺-6设置在类三明治结构的上层和下层，聚丙烯腈@TiO₂设置在类三明治结构的中间层，复合纳米纤维膜的纳米纤维直径分布为60～100nm。

进一步的，所述聚丙烯腈@TiO₂的孔隙率为80～85％，表面孔径为0.05～0.1μm。

进一步的，所述复合纳米纤维膜的透光率为70～75％，透气性为14450～14912mL/(cm²·h)。

一种具有光催化性的透明PM2.5过滤膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别配制质量百分数为6～10％的PAN@TiO₂纺丝液和质量百分数为12～16％的聚酰胺-6纺丝液，其中，所述PAN@TiO₂纺丝液中掺杂有质量分数为20％的TiO₂；

S2、将步骤S1制备的PAN@TiO₂纺丝液和聚酰胺-6纺丝液分别注入到静电纺丝机中纺织喷头的两个储液筒内，将纺织喷头设置在静电纺丝机接收装置左侧并通过注射泵控制纺丝液的流速，在静电纺丝机的接收装置上设置锡箔纸，然后启动单针头纺丝分别对储液筒中的不同聚合物进行纺丝，在接收装置表面获得一层均匀透明的PAN@TiO₂/PA6纳米复合纤维膜；

S3、将步骤S2中所得的PAN@TiO₂/PA6纳米复合纤维膜连带锡箔纸一起在60℃下真空干燥18h～24h，制得类三明治结构具有光催化性的透明PM2.5过滤膜。