[发明专利]一种光催化涂层织物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种可见光催化涂层织物的制备方法及其应用，该方法选用富含氯元素的氯丁橡胶为粘合剂，先将其涂覆在织物表面，再将光催化剂二氧化钛喷涂到涂覆有粘合剂的织物表面，使光催化剂稳定于织物表面。氯丁橡胶作粘合剂不仅能够稳定地将二氧化钛固定在织物表面，且氯丁橡胶脱氯，同时氯离子对二氧化钛进行改性，部分氯离子能稳定地吸附在二氧化钛表面显著改变了二氧化钛表面带电性，促使二氧化钛表面带负电，对阳离子染料有更好的吸附从而有更优的降解性能。部分氯会进入二氧化钛晶格取代晶格氧，使得二氧化钛产生氧缺陷，减小二氧化钛带隙增强了二氧化钛对可见光的吸收，从而提高二氧化钛可见光催化降解性能。

技术领域

本发明属于功能织物制备及表面改性领域，涉及功能织物表面改性负载光催化剂的制备方法，该涂层织物应用于光催化降解印染废水及水体中其他污染物。

背景技术

随着现代社会工业的迅速发展，环境污染的问题是变得越来越严重。各种水体污染，如来自工厂有机染料，在合成涂料、塑料、制革、纺织过程等产生的废水等。尤其是含有芳香族分子结构的染料一般都是有很好的光稳定性和热稳定性。这些染料废水如果不能得到有效处理，将严重破坏生态环境、甚至威胁人类身体健康。因此，从废水中有效去除染料非常重要。处理含染料废水的方法很多，目前主要有吸附，絮凝，电解、生物降解和光催化降解方法。其中吸附法可以很好的将染料从废水中移除，但是并不能从根本上解决染料对环境的危害。因为吸附只是将染料与废水分离，并不是将染料分解为对环境无害的物质。

光催化降解污染物技术是近来发展的一种有效的处理污染物的手段，它利用紫外光甚至是太阳光作为能源，激发半导体催化剂产生强氧化性自由基，可以成功的降解水中的大多数有机物。它运行成本低，是一种高效节能技术，具有良好的应用前景。TiO₂光催化剂目前已广泛使用，它有着高化学稳定性、无毒无害、低成本、高活性等优点。但是它存在着禁带较宽、量子产率较低、对污染物吸附能力弱、固体粉末颗粒小易团聚等缺点。另外TiO₂光催化不吸收可见光且在降解污染物完成后，纳米光催化剂无法回收利用，限制了它们在真实水处理系统中的适用性。因此，通过改性TiO₂提高TiO₂对可见光的吸收并将TiO₂光催化剂固体载体上面上实现催化剂的回收利用至关重要。纺织面料织物作为支撑可以增加纳米光催化剂的可用性，可以提高催化剂与污染物接触面积，且纺织面料织物具有耐久性。此外，纳米光催化剂的改性可以增加催化剂对染料的吸附。

研究设计者在棉材料上固化TiO₂和Fe-C-TiO₂光催化剂，用硅酸钠与纳米光催化剂混合然后涂覆在棉织物上面。然后是功能化的棉质材料插入流动光催化反应器内进行苯酚分解(Hazard.Mater.151(2008)62-64)。这种方法有一定的缺陷，光催化剂与粘合剂混合后，表面覆盖着硅酸钠粘合剂，吸收光效果差，且硅酸钠粘合力不是很强在织物表面易脱落从而降低了光催化活性。

田兴友等通过逐层自组装技术在棉织物上构建易回收的TiO₂/海藻酸钾-CNTs光催化剂涂层。模拟太阳光照射下纳米涂层对甲醛和罗丹明B(RhB)表现出优异的催化性能(Xingyou Tian.et.al.Cellulose(2017)24:4569–4580)但自组装方法比较复杂，不适宜大规模生产制备。本发明选用粘结强度高、稳定性好、耐酸耐碱富含氯的氯丁橡胶作为粘合剂，通过简单涂覆在织物表面，喷涂二氧化钛悬浮液的方式将二氧化钛分散负载到织物表面，同时实现氯对二氧化钛的改性，提高二氧化钛光催化效果。该方法操作简便，成本低可进行规模生产光催化涂层织物,在印染废水降解领域有很好的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种光催化涂层织物的制备方法，该涂层织物应用于光催化降解印染废水及水体中其他污染物。

本发明选用富含氯元素的氯丁橡胶为粘合剂，先将其涂覆在织物表面，再将光催化剂二氧化钛喷涂到涂覆有粘合剂的织物表面，使光催化剂稳定于织物表面，该氯丁橡胶粘合剂还对二氧化钛具有改性作用，使二氧化钛对染料的降解性能增强。