[发明专利]具有光催化自清洁自消毒的纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有光催化自清洁自消毒的纳米纤维及其制备方法，其中，该纳米材料通过对醋酸纤维素、纳米晶二氧化钛、银纳米线的溶液进行静电纺丝而获得，其包括核芯层及鞘膜层，核芯层包含醋酸纤维素；鞘膜层包裹在所述核芯层外，且所述鞘膜层中分散有纳米二氧化钛和银纳米线。根据本发明实施例提供的纳米纤维及其制备方法，以醋酸纤维素作为核芯层纺丝，将光催化剂纳米二氧化钛和少量的消毒成分银纳米线分散在鞘膜层中，其中，二氧化钛在界面电荷转移速率和近带隙光吸收具有优异性能，在光催化活性、光吸收表现良好，而银纳米线作为消毒成分，能在长期使用过程释放纳米银离子，起到消毒杀菌作用。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种具有光催化自清洁自消毒的纳米纤维及其制备方法。

背景技术

二氧化钛(TiO2)等亲水性半导体光催化剂的化学降解和自清洁具有广泛的应用，包括毒性化学分解，防护/自清洁服，自清洁玻璃和自清洁膜等。当入射光子被光催化剂吸收时，其活性开始，从而在导带和价带中产生激发电子，这些电子和空穴导致羟基和氧自由基的形成，并与光催化剂表面的化学物质发生反应。特别值得注意的是，化学防护和自洁服装具有明显的健康，环境和军事用途，已经对经二氧化钛处理的纺织材料进行了研究，例如天然棉，化学改性棉，聚酰胺纤维和化学改性的羊毛状纤维。进行的化学修饰增加了羟基上的羟基或羧酸基团的数量。纤维的表面，已显示与二氧化钛的附着力非常好。但所使用的辐射量通常是在较高的功率密度下来模仿太阳的光谱。典型的有，太阳光谱(200-400nm)的紫外线成分负责光催化活性，但很少在较长波长和较低强度(类似于典型的室内工作条件)的光线下测试光催化自清洁。在日常光照条件下的光催化自清洁效果并不理想，这些处理过的纺织品的一个主要缺点是比表面积小，限制了总的光催化活性。且随着时间的推移，极易受到细菌的侵蚀，并不能起到抗菌杀毒的效果，进一步影响实际使用性能。如何制备高光催化，并具有一定杀菌效果的纳米纤维是需要解决的技术难题之一。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种具有光催化自清洁自消毒的纳米纤维及其制备方法。

为实现上述目的，一方面，根据本发明实施例的具有光催化自清洁自消毒的纳米纤维，通过对醋酸纤维素、纳米晶二氧化钛、银纳米线的溶液进行静电纺丝而获得，该纳米纤维包括：

核芯层，所述核芯层包含醋酸纤维素；

鞘膜层，所述鞘膜层包裹在所述核芯层外，且所述鞘膜层中分散有纳米二氧化钛和银纳米线。

根据本发明的一个实施例，所述纳米二氧化钛在所述鞘膜层中的含量为1wt％至10wt％，所述纳米银线在所述鞘膜层中的含量为0.1wt％至1wt％。

根据本发明的一个实施例，所述纳米纤维的直径为200-500um。

另一方面，根据本发明实施例的具有光催化自清洁自消毒的纳米纤维制备方法，包括：

制备醋酸纤维素的静电纺丝溶液，以及纳米二氧化钛、醋酸纤维素和银纳米线的混合溶液；

采用静电纺丝工艺对静电纺丝溶液及混合溶液进行静电纺丝制备纳米纤维前体；

对所述纳米纤维前体进行脱乙酰处理；

对脱乙酰处理后的所述纳米纤维前体进行纳米二氧化钛的表面负载处理，以使所述纳米二氧化钛负载至所述纳米纤维前体表面，形成自清洁自消毒的纳米纤维。

根据本发明的一个实施例，该制备方法还包括：

对所述自清洁自消毒的纳米纤维进行清洗。

根据本发明的一个实施例，所述制备醋酸纤维素的静电纺丝溶液包括：在醋酸溶液中加入醋酸纤维素，并通过超声振荡直至所述醋酸纤维素全部溶解，其中，所述醋酸纤维素的浓度为10wt％至25wt％。