[发明专利]一种高效光催化复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效光催化复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域；本发明将细菌纤维素与熔喷丙纶非织造布复合作为纳米TiO₂的载体，防止纳米TiO₂颗粒发生集聚、失活，避免大量脱落，将细菌纤维素、熔喷非织造布与纳米二氧化钛的优点相结合，提高对光的利用率，同时凭借BC表面的大量羟基作用，提高材料的吸附性能，使其能够更好的应用于光催化领域。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种高效光催化复合材料的制备方法。

背景技术

随着轻纺工业的快速发展，人们的生产水平日益提高，服饰色彩绚丽多彩，随之而来的是，大量工业染料废水被排放到大自然中，造成水体污染日趋严重。因此，解决水体污染成为当前人们面临的一个重大问题。当前处理废水的方法主要有以下几种，如活性炭吸附法、曝气-氧化法、化学沉淀法(氢氧化物沉淀、铁氧体沉淀)、膜分离法、离子交换法等。但上述处理方法所使用的设备占地面积大，工作流程长，能耗大，而且一些处理方法的净化效果不是很理想。光催化技术是近几年来迅速发展起来的，对许多有机污染物的处理都展现出优异效果，是一种高效节能现代污水处理技术。

纳米TiO₂是一种白色、无毒的粉末。它的优点主要有抗化学和光腐蚀、光催化活性高、对废水中的有机物降解无选择性、无二次污染等优点，是目前被称为拥有广阔应用前景的光催化剂。纳米TiO₂光催化剂具有高效、催化范围广以及有效去除多种有机污染物等特点，在水处理和空气净化领域有广阔的应用前景。早期对TiO₂光催化氧化的研究，大多利用其胶体溶液和颗粒悬浮体系来降解有机污染物，但是回收过程非常复杂。因此，制备稳定、牢固、高效的固定化二氧化钛是光催化技术实用化的关键问题之一。

熔喷工艺原理是将聚合物熔体从模头喷丝孔中挤出，形成熔体细流，加热的拉伸空气从模头喷丝孔两侧风道亦称气缝中高速吹出，对聚合物熔体细流进行拉伸。冷却空气在模头下方一定位置从两侧补入，使纤维冷却结晶，另外在冷却空气装置下方也可设置喷雾装置，进一步对纤维进行快速冷却。在接受装置的成网帘下方设真空抽吸装置，使经过高速气流拉伸形成的超细纤维均匀地收集在接受装置的成网帘或滚上，依靠自身粘合或其它加固方法成为熔喷非织造材料。聚丙烯是由丙烯为单体聚合而成的聚合物，熔喷工艺中常用的是等规聚丙烯，其纤维由于具有原料丰富、生产成本低、质轻、强度高、耐腐蚀、耐磨性及弹性回复性好、不起球、价廉等的优点，已大量用于非织造布。而基于熔喷工艺生产的聚丙烯熔喷非织造布中纤维排列均匀，成三维杂乱状，纤维细度小，大多数纤维细度单一，具有丰富的孔隙度以及极好的亲油性。另外，聚丙烯熔喷非织造布还具有耐酸碱、耐有机溶剂、耐虫蛀、耐霉烂和无毒等特点，再加上聚丙烯熔喷非织造布良好的再加工性能，使其具有广阔的应用领域。

熔喷丙纶非织造布由聚丙烯制备而得，纤维形态较粗，纤维间孔隙较大，且缺乏羟基等功能性基团，不具备吸附性能，在作为TiO₂载体时，无法牢固固定TiO₂颗粒。细菌纤维素(BC)是一种由细菌发酵生成的生物高分子材料，其内部呈纳米级超纤维网络结构，具有独特的性质，如高化学纯度和高结晶度、较强的持水能力、较好的生物相容性和生物可降解性、较高的弹性模量和抗拉强度、生物合成时具有可调控性，BC化学式为(C₆H₁₀O₅)_n，由D-吡喃葡萄糖苷通过β-1,4-葡萄糖苷键连接，形成彼此平行无分支结构的直链多糖，含有丰富的羟基官能团。因此，BC被认为是最具有应用潜力的新型生物材料，可以作为负载纳米粒子的模板，如羟基磷灰石、二氧化硅、硅纳米管、碳纳米管、二氧化钛等，基于以上优点，细菌纤维素开始被应用于光催化领域。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的问题是提出一种高效光催化复合材料的制备方法，目的是将细菌纤维素、熔喷非织造布与纳米二氧化钛的优点相结合，提高光的利用率，同时增加二氧化钛负载量，进而有效提升光催化效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：