[发明专利]光催化空心石英光纤以及制作方法

摘要

本发明公开了光催化空心石英光纤以及制作方法；一种光催化空心石英光纤，包括光纤纤芯和包裹光纤纤芯的光纤包层；其特征在于：光纤纤芯为空气；光纤包层为石英；在光纤包层的外表面设置有光纤涂覆层，该光纤涂覆层设置为斜坡状，且光纤的光输入端的外径小于光纤尾端的外径；光纤涂覆层为Er³⁺:YAlO₃/SiO₂/TiO₂复合光催化薄膜；本发明具有优良的可见光响应特性，光能利用效率高，光催化效率高，光催化活性强；具有耐腐蚀、价格低廉、可重复使用等优点；进一步改善了光束在光纤包层与光催化涂覆层之间的传输模式，从而增强了光纤表面光催化性能的均匀性；本发明制作方法简单，结构独特，可广泛应用于生物、能源、环保等领域。

主权项

1.一种光催化空心石英光纤的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：A、选取空心石英管作为空心光纤的基材，该空心石英管的后端密封；B、上转换发光剂Er³⁺:YAlO₃的制备B1.取Al(NO₃)₃·9(H₂O)、Er(NO₃)₃·5(H₂O)和Y(NO₃)₃·6(H₂O)溶解于蒸馏水，并放在搅拌器内搅拌使其完全溶解；B2.在步骤B1获得的混合溶液中加入固体柠檬酸；B3.将步骤B2获得的混合溶液放在80～90℃水浴锅中，直到形成浅黄色透明的凝胶之后放入烘箱干燥,再研磨成粉末，然后于高温烧结，烧结完成后冷却至室温，即得到上转换发光剂Er³⁺:YAlO₃；C、Er³⁺:YAlO₃/SiO₂/TiO₂复合光催化溶胶的制备C1.将SiO₂粉末、TiO₂粉末及步骤B3得到Er³⁺:YAlO₃粉末按质量百分比为(0.5～2.0)：(3.0～8.5)：1的比例一起放入烧杯中摇匀；然后在摇匀的混合粉末中加入醋酸和去离子水，再将无水乙醇缓慢地逐滴加入混合物中，并不停的搅拌；C2.将步骤C1获得的混合溶液放入超声波清洗器中超声处理,并滴加硝酸控制混合物pH值在1～2，在密封条件下不断搅拌；C3.将乙酰丙酮、表面活性剂Triton X‑100和聚乙二醇加入步骤C2获得的混合溶液中，在磁力搅拌器上连续搅拌后，再避光存放，得到稳定的Er³⁺:YAlO₃/SiO₂/TiO₂复合光催化溶胶；D、光催化空心石英光纤的制备D1.将步骤A选取的空心石英管分别用丙酮、异丙醇、乙醇溶液进行超声清洗后，在真空干燥箱中干燥，然后将干燥后的空心石英管冷却；D2.将步骤C3制备好的Er³⁺:YAlO₃/SiO₂/TiO₂复合光催化溶胶采用提拉方法涂覆在空心石英管之上，控制光纤涂覆层(4)即Er³⁺:YAlO₃/SiO₂/TiO₂复合光催化溶胶的厚度为斜坡状，且光纤的光输入端(1)的外径小于光纤尾端(5)的外径；然后在80～120℃下干燥；D3.将步骤D2制得产品在500～580℃的温度下煅烧,即获得光催化空心石英光纤。