[发明专利]一种光催化自清洁防紫外织物的制备方法

说明书

本发明公开了一种光催化自清洁防紫外织物的制备方法，其特征在于，将含氮化合物溶液、碱剂、蒸馏水超声混合，依次经烘干、研磨、煅烧后，得到改性介孔氮化碳；将金属盐溶液逐滴滴入改性介孔氮化碳分散液中，搅拌至溶剂挥发，将固体干燥，煅烧后，得到金属离子掺杂改性介孔氮化碳；将其与TiO₂溶胶、硅溶胶混合分散，将织物浸渍于该混合分散液中，预烘，再汽蒸，之后干燥，得到光催化自清洁防紫外织物。本发明利用碱剂中氢氧根离子与铁离子掺杂降低光生电子‑空穴对的复合，提高催化剂对可见光的利用率，光催化性能得到较大提升，制备的复合纳米材料催化波长范围宽、催化效率高。

技术领域

本发明属于功能织物的制备技术领域，具体涉及一种光催化自清洁防紫外织物的制备方法。

背景技术

随着经济发展和人们生活水平的提高，人们对于室内纺织品的要求除了其基本的服用和装饰作用外，对于其自清洁、抗紫外线等功能性的需求也越来越高。而纺织品自清洁功能的赋予不仅可以省去洗涤的人力，还可以减轻污水处理等带来的环境和能源的负担。同时，由于科学技术的迅速发展、先进表征手段和制备方法的不断更新，人们对于光催化剂的研究也日益成熟，对基于光催化技术的功能性织物已有初步研究成果。目前比较多的在纺织品上应用主要涉及商业化光催化剂二氧化钛(P25)，而P25只能在占太阳能量3-5％的紫外光下发挥作用，需要再开发可见光下响应的光催化剂。氮化碳具有可见光响应、操作简单等优点，具有较好的应用前景。但也存在着比表面积小、光生电子-空穴对易分离时间短、带隙相对较大等方面的问题，我们选取含氮化合物为前驱体，通过碱剂改性及金属离子掺杂，改善其结构和光学性能，克服石墨相氮化碳的缺点与不足，提升其光催化性能。

目前国内外将光催化材料应用在纺织品上主要有共混纺丝法和后整理。前者将催化剂加入到纺丝液中制备功能性纤维时，大多数的催化剂被包覆在纤维内部，在纤维表面裸露的很少，不能充分的接受光照，所以其自清洁、抗紫外线等功能得不到充分的发挥而影响其性能。后整理法主要有通过丙烯酸酯、树脂等粘合剂将氮化碳涂覆在织物表面，粘合剂也会将催化剂包裹在内，影响其光催化性能，其中聚丙烯酸酯等粘合剂在处理过程中还会有烯烃气体析出，加重光催化降解的负担。制备的氮化碳基光催化材料是纳米颗粒的，纳米材料的粒径相对较小、表面能较高，极易发生团聚，分散性不好。尤其对于涤纶织物结构紧密，极性较小，氮化碳为无机材料与涤纶织物的亲和力很低，耐水洗性能差。同时，光催化材料处理的纺织品在实际使用过程中，由于催化剂较强的氧化还原性能会使织物纤维发生脆损等问题。

近来，无机氧化物涂膜整理到织物上是改善织物性能的一种新途径。溶胶-凝胶法是最常用的制备无机氧化膜的方法。利用溶胶与催化剂之间的静电作用形成稳定分散液后，再在织物表面形成一层具有紫外-可见光响应的透明薄膜，其与织物纤维通过库仑力结合而具有较好的结合牢度，赋予织物功能性，而且在获得功能性的同时还要保持对织物原有的服用性能的影响最小，使得制备的光催化纺织品能兼具功能性和服用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种光催化自清洁防紫外织物的制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种光催化自清洁防紫外织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：室温条件下，将含氮化合物溶液、碱剂、蒸馏水超声混合，依次经烘干、研磨、煅烧后，得到改性介孔氮化碳；

步骤2)：将金属盐溶液逐滴滴入事先用水分散好的改性介孔氮化碳分散液中，持续搅拌直至溶剂完全挥发，将固体置于真空烘箱中60～80℃下干燥16～20h，经研磨、煅烧后，得到金属离子掺杂改性介孔氮化碳；

步骤3)：将金属掺杂改性介孔氮化碳与TiO₂溶胶、硅溶胶进行超声混合分散，将织物浸渍于该混合分散液中，然后60～80℃预烘3min，再100℃汽蒸，之后置于50～60℃的真空干燥箱中干燥36-48h，得到光催化自清洁防紫外织物。