CN107469869B - 一种光催化纤维网的制备方法 - Google Patents
一种光催化纤维网的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107469869B CN107469869B CN201710728063.2A CN201710728063A CN107469869B CN 107469869 B CN107469869 B CN 107469869B CN 201710728063 A CN201710728063 A CN 201710728063A CN 107469869 B CN107469869 B CN 107469869B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photocatalytic
- padding
- fiber material
- photocatalyst
- composite fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 116
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 22
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 149
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims abstract description 91
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 49
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 78
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 73
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 41
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 29
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 26
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 26
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims description 24
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 15
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 15
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- KMHSUNDEGHRBNV-UHFFFAOYSA-N 2,4-dichloropyrimidine-5-carbonitrile Chemical class ClC1=NC=C(C#N)C(Cl)=N1 KMHSUNDEGHRBNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 27
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 66
- ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N tungsten(VI) oxide Inorganic materials O=[W](=O)=O ZNOKGRXACCSDPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 58
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 52
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 36
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 36
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 27
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 24
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 22
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 20
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 12
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 10
- ZFUASHFORHAKBU-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-) titanium(4+) trioxotungsten Chemical compound [W](=O)(=O)=O.[O-2].[O-2].[Ti+4] ZFUASHFORHAKBU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- -1 carbon nitride compound Chemical class 0.000 description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000012792 core layer Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- HCXVRWNMKLEOKO-UHFFFAOYSA-N 2-benzofuran-1,3-dione;urea Chemical compound NC(N)=O.C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 HCXVRWNMKLEOKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N ethyl mercaptane Natural products CCS DNJIEGIFACGWOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- XQZYPMVTSDWCCE-UHFFFAOYSA-N phthalonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1C#N XQZYPMVTSDWCCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B01J35/39—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/26—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24
- B01J31/36—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing in addition, inorganic metal compounds not provided for in groups B01J31/02 - B01J31/24 of vanadium, niobium or tantalum
-
- B01J35/58—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/80—Type of catalytic reaction
- B01D2255/802—Photocatalytic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
Abstract
本发明提供了一种光催化纤维网的制备方法，通过浸轧法将包含光催化剂和溶胶的光催化浸轧液负载在复合纤维材料上，再通过干燥将其中的溶剂去除，最后使用框架对光催化复合纤维材料加固，得到光催化纤维网。本发明以复合纤维材料为基体，利用复合纤维材料比表面积大的特点，提高光催化剂颗粒在复合纤维材料表面的分散均匀性，从而提高光催化效率；并且本发明的光催化浸轧液中包括溶胶，溶胶和光催化剂可以在复合纤维材料表面形成自组装三维堆叠结构，可以提高空气中有机污染物与光催化剂的接触面积，从而进一步提高光催化剂的利用效率。
Description
技术领域
本发明涉及光催化的技术领域，特别涉及一种光催化纤维网的制备方法。
背景技术
随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，也将大量的废气、烟尘物排入大气，严重影响了大气环境的质量。在一定范围的大气中，出现了原来没有的有机污染物，其数量和持续时间都有可能对人、动物、植物产生不利影响和危害。
人们一天在室内和车内的时间大约为80％以上，所以空气净化器近年来备受关注。市场现有的空气净化器对挥发性有机污染物的去除多采用吸附剂吸附以及化学络合等方法。这些方法有机污染物去除率不高，空气净化效果并不好。
光催化是一种绿色环保、环境友好型去除有机污染物的方法，具有良好的化学稳定性、热稳定性，且催化过程无毒性，对环境友好，得到了人们的广泛关注。但将光催化技术与空气净化产品结合的新领域，仍有待开发。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种光催化纤维网的制备方法。本发明提供的制备方法简单，成本低，且制备得到的光催化纤维网光催化效果好，可高效降解空气中的挥发性有机污染物，在空气净化装置中有广泛的应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种光催化纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)将复合纤维材料在光催化浸轧液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料；所述复合纤维材料包括聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层；所述光催化浸轧液包括光催化剂、溶胶和溶剂；
(2)将所述浸轧后的复合纤维材料干燥，得到光催化复合纤维材料；
(3)将所述光催化复合纤维材料用框架加固，得到光催化纤维网。
优选的，所述步骤(1)替换为：
将复合纤维材料分别在光催化剂分散液和溶胶溶液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料；所述光催化剂分散液包括光催化剂和溶剂；所述溶胶溶液包括溶胶和溶剂。
优选的，所述光催化剂为二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物。
优选的，所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶；
所述溶胶的pH值为3～11；
所述溶胶的浓度为2～50wt％；
所述溶胶的粒径为1～100nm。
优选的，所述溶胶中还包括石墨烯；所述溶胶中石墨烯的含量为光催化剂质量的0.1～2％。
优选的，所述光催化浸轧液中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；
所述光催化浸轧液中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L。
优选的，所述光催化剂分散液中光催化剂的质量和溶剂的体积比为1～30g：1L；
所述溶胶溶液中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L。
优选的，所述浸轧的轧液速度独立为5～60m/min；所述浸轧的轧液压力独立为0.05～0.5MPa。
优选的，所述干燥的温度为80～130℃。
优选的，所述聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面独立地还包括金属层；
所述金属层的材质为镍、铝和铜中的一种或几种。
本发明提供了一种光催化纤维网的制备方法，通过浸轧法将包含光催化剂和溶胶的光催化浸轧液负载在复合纤维材料上，再通过干燥将其中的溶剂去除，最后使用框架对光催化复合纤维材料加固，得到光催化纤维网。本发明以复合纤维材料为基体，利用复合纤维材料比表面积大的特点，提高光催化剂颗粒在复合纤维材料表面的分散均匀性，从而提高光催化效率；并且本发明的光催化浸轧液中包括溶胶，溶胶和光催化剂表面均存在羟基(-OH)，二者在接触过程中脱去一个水分子(H2O)，形成新的化学键(-O-)，浸轧液干燥后溶胶和光催化剂可以在复合纤维材料表面形成自组装三维堆叠结构，可以提高空气中有机污染物与光催化剂的接触面积，从而进一步提高光催化剂的利用效率；并且溶胶的加入使得催化剂与复合纤维材料之间形成隔离层，避免了催化剂腐蚀复合纤维材料的现象，还能增强催化剂与复合纤维材料之间的作用力，使催化剂不易脱落；并且本发明提供的制备方法简单，成本低，容易进行工业化生产。实施例结果表明，本发明提供的制备方法得到的光催化纤维网对甲醛的去除率可以达到99％，且对光催化纤维网水洗后进行循环试验，光催化活性无明显变化，说明本发明制备的光催化纤维网表面的光催化剂与基材的结合力强，不易脱落，且光催化过程中不会对纤维网本身材质产生腐蚀。
附图说明
图1为本发明实施例1的光催化降解试验结果；
图2为本发明实施例7中聚酯纤维毡表面观察结果。
具体实施方式
本发明提供了一种光催化纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)将复合纤维材料在光催化浸轧液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料；所述复合纤维材料包括聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层；所述光催化浸轧液包括光催化剂、溶胶和溶剂；
(2)将所述浸轧后的复合纤维材料干燥，得到光催化复合纤维材料；
(3)将所述光催化复合纤维材料用框架加固，得到光催化纤维网。
本发明将复合纤维材料在光催化浸轧液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料。在本发明中，所述复合纤维材料包括聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层，在本发明的部分具体实施例中，所述复合纤维材料优选包括间隔叠层的聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层；更优选优选由一层聚酯网纱层和一层聚氨酯泡棉层组成；所述聚酯网纱层的厚度优选为0.2～1mm，更优选为0.3～0.8mm；所述聚氨酯泡棉层的厚度优选为0.8～3mm，更优选为1～2.5mm；在本发明的另一部分具体实施例中，所述复合纤维材料优选为夹芯结构；所述夹芯结构优选包括芯层、上表面层和下表面层；所述芯层优选为聚氨酯泡棉层；所述上表面层和下表面层优选为聚酯网纱层；所述聚氨酯泡棉层和上下表面层的聚酯网纱层的厚度优选和上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面优选独立地还包括金属层；所述金属层的材质优选为镍、铝和铜中的一种或几种；所述金属层的厚度优选为50～5000nm，更优选为100～4500nm，最优选为500～4000nm；本发明选择包括金属层的复合纤维材料，可以避免光催化剂颗粒和聚酯网纱层或聚氨酯泡棉层直接接触，避免催化剂对载体的腐蚀现象。
在本发明中，所述复合纤维材料的孔径优选为5～200PPI，更优选为20～150PPI；本发明对所述复合纤维材料的面积没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，优选根据实际需求确定复合纤维材料的面积。本发明对所述复合纤维材料的来源没有特殊限制，使用本领域技术人员熟知来源的、符合上述要求的复合纤维材料即可，如市售的复合纤维材料。
在本发明中，所述光催化浸轧液包括光催化剂、溶胶和溶剂。在本发明中，所述光催化剂优选为二氧化钛、二氧化钛-石墨烯复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳的复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、金属酞菁-三氧化钨复合物、类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物、二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨的复合物、二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中的一种或几种的混合物。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛时；所述二氧化钛优选为锐钛矿晶型二氧化钛或者混晶型二氧化钛；所述二氧化钛的粒径优选为5～800nm，更优选为15～600nm，最优选为50～500nm；本发明对所述二氧化钛的来源没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知来源的二氧化钛即可，如市售的二氧化钛。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-石墨烯复合物时，所述二氧化钛-石墨烯复合物中二氧化钛和石墨烯的质量比优选为100：0.1～2，更优选为100：0.2～1；本发明对所述二氧化钛-石墨烯复合物的来源没有特殊要求，使用从市场上购买的商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。在本发明的具体实施例中，所述二氧化钛-石墨烯复合物优选由二氧化钛和石墨烯直接混合而成；本发明对所述石墨烯的种类没有特殊要求，优选为单层石墨烯、多层石墨烯、或单层石墨烯和多层石墨烯的混合物；所述多层石墨烯的厚度优选为0.3～50nm，更优选为5～40nm。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物时；所述二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物中二氧化钛和类石墨相氮化碳的质量比优选为100：2～100，更优选为100：5～25；本发明对二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本发明的具体实施例中，优选将二氧化钛和类石墨相氮化碳直接混合得到二氧化钛-类石墨相氮化碳复合物。
本发明对所述类石墨相氮化碳(g-C3N4)的种类没有特殊要求，优选为单层类石墨相氮化碳和/或多层类石墨相氮化碳；所述类石墨相氮化碳的厚度优选为0.3～50nm，更优选为5～40nm；本发明对所述类石墨相氮化碳的来源没有特殊限定，使用市售的类石墨相氮化碳商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。
在本发明的具体实施例中，所述类石墨相氮化碳(g-C3N4)的制备方法优选包括以下步骤：将尿素进行热处理，得到类石墨相氮化碳。在本发明中，所述热处理的温度温度优选为300～650℃，更优选为350～600℃，最优选为500～550℃；所述热处理的时间优选为3～8h，更优选为4～7h，最优选为5～6h。本发明优选自室温升温至热处理温度，所述升温至所述热处理温度的升温速率优选为1～6℃/min，更优选为2～4℃/min。本发明优选在空气气氛、常压下进行热处理；本发明对热处理所采用的设备没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用于进行热处理的设备即可，具体的如管式炉或箱式炉。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时；所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中二氧化钛、类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比优选为45～74：25～50：0.5～6，更优选为55～65:30～40:1～4；本发明对所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。在本发明的具体实施例中，优选根据申请号为201610699773.2的专利中的方法进行制备。
在本发明中，所述用于制备二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物的原料类石墨相氮化碳以及二氧化钛的种类和来源与上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述用于制备二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物的原料金属酞菁具有式I所示结构：
式I中，M为过渡金属离子，本发明对于所述过渡金属离子的种类没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的能够与酞菁形成配合物的过渡金属离子即可，在本发明的具体实施例中，所述过渡金属离子优选包括锌离子、铁离子、铜离子或钴离子；所述R为-H、-NH2、-Cl、-F、-COOH、-NHCOCH3、-NHSO3H或-SO3H，R的取代位点可以是苯环上4个取代位点中的任意一个。
本发明对所述金属酞菁的来源没有特殊要求，使用金属酞菁市售商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本发明的具体实施例中，优选使用邻苯二腈法或苯酐尿素法进行金属酞菁的制备，具体参考文献(吕汪洋.催化功能纤维降解染料等有机污染物的研究.浙江理工大学,2010)中的方法制备。
在本发明中，所述包括金属酞菁的复合物光催化剂中，金属酞菁可以负载在其他成分表面(二氧化钛、类石墨相氮化碳等)，使二氧化钛、类石墨相氮化碳等成分敏化，拓宽光催化剂的可见光相应范围，提高光能利用率。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-三氧化钨复合物时；所述二氧化钛-三氧化钨复合物中二氧化钛和三氧化钨的质量比优选为100：2～1000，更优选为100：5～300；本发明对二氧化钛-三氧化钨复合物的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛-三氧化钨复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。在本发明的具体实施例中，优选将二氧化钛、三氧化钨直接混合得到二氧化钛-三氧化钨复合物；所述二氧化钛的种类及来源和上述方案一致，在此不再赘述；所述三氧化钨的粒径优选为5～500nm，更优选为10～400nm，最优选为50～300nm。
在本发明中，所述光催化剂包括类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物时；所述类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物中类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比优选为100：10～1000，更优选为100：20～500；本发明对类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物的来源没有特殊要求，使用市售的类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本发明的具体实施例中，优选将类石墨相氮化碳和三氧化钨直接混合得到类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物；所述类石墨相氮化碳和三氧化钨的种类及来源和上述方案一致，在此不再赘述；
在本发明中，所述催化剂包括类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物时，所述类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物中类石墨相氮化碳和金属酞菁的质量比优选为100：0.05～10，更优选为100：0.1～5；本发明对类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物的来源没有特殊要求，使用市售的类石墨相氮化碳-金属酞菁商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本发明的具体实施例中，优选根据参考文献(Lu Wangyang,Xu Tiefeng,Wang Yu,etal.Synergistic photocatalytic properties and mechanism of g-C3N4coupled withzinc phthalocyanine catalyst under visible light irradiation.Catal.B-Environ.180(2016)20-28)中公开的方法制备。
在本发明中，所述光催化剂包括金属酞菁-三氧化钨复合物时；所述金属酞菁-三氧化钨复合物中金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为0.05～10：100，更优选为0.1～5：100；本发明对金属酞菁-三氧化钨复合物的来源没有特殊要求，使用市售的金属酞菁-三氧化钨复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；所述用于制备金属酞菁-三氧化钨复合物的原料金属酞菁以及三氧化钨的种类和来源与上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物时；所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物中二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨的质量比优选为15～90：2～50：5～80，更优选为30～90：5～40：10～70；本发明对所述二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本发明的具体实施例中，优选将二氧化钛、类石墨相氮化碳和三氧化钨直接混合制备二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物；所述用于制备二氧化钛-类石墨相氮化碳-三氧化钨复合物的原料二氧化钛、类石墨相氮化碳、三氧化钨的种类和来源与上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述光催化剂包括二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物时；所述二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物中二氧化钛、金属酞菁和三氧化钨的质量比优选为10～90：0.1～10：5～90，更优选为25～90：0.2～5：10～80；本发明对所述二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物的来源没有特殊要求，使用市售的二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可；在本发明的具体实施例中，所述二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物的制备方法与上述二氧化钛-类石墨相氮化碳-金属酞菁复合物的制备方法相似，将其中的类石墨相氮化碳替换为三氧化钨即可；所述用于制备二氧化钛-金属酞菁-三氧化钨复合物的原料二氧化钛、金属酞菁、三氧化钨的种类和来源与上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述光催化剂为上述几种光催化剂中两种或两种以上的混合物；当所述光催化剂为混合物时，本发明对所述光催化剂混合物中的光催化剂种类及质量比没有特殊要求，使用任意种类的光催化剂以任意质量比进行混合均可。
在本发明中，所述光催化浸轧液中光催化剂的质量和溶剂的体积比优选为1～30g：1L，更优选为3～20g:1L，更优选为5～15g:1L。
在本发明中，所述溶胶为硅溶胶和/或铝溶胶；所述光催化浸轧液中溶胶的质量和溶剂的体积比优选为0.1～15g：1L，更优选为0.3～10g:1L，最优选为0.5～5g:1L；所述溶胶的pH值优选为3～11，更优选为6～10，最优选为7～9；所述溶胶的浓度优选为2～50wt％，更优选为10～30wt％，最优选为15～25wt％；所述溶胶的粒径优选为1～100nm，更优选为5～50nm，最优选为8～20nm。在本发明中，所述溶胶为硅溶胶和铝溶胶的混合物时，本发明对混合物中硅溶胶和铝溶胶的质量比没有特殊要求，采用任意的质量比进行混合均可。本发明对所述溶胶的来源没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知来源的溶胶即可，如市售的溶胶。
在本发明中，所述溶胶中优选还含有石墨烯；所述溶胶中石墨烯的质量优选为光催化剂质量的0.1～2％，更优选为0.5～1.5％；在本发明的具体实施例中，优选将石墨烯直接和溶胶进行混合，使石墨烯在溶胶中分散均匀即可；在溶胶中掺入石墨烯有利于电子的传输，可以提高光催化剂的催化活性。
本发明提供的光催化浸轧液中包含溶胶，所述溶胶和光催化剂在接触过程中可以脱水形成新的化学键，从而在复合纤维材料表面形成自组装三维堆叠结构，可以提高有机污染物与光催化剂的接触面积，从而提高光催化剂的利用效率；并且溶胶的加入使得催化剂与复合纤维材料之间形成隔离层，避免了催化剂腐蚀复合纤维材料的现象，还能增强催化剂与复合纤维材料之间的作用力，使催化剂颗粒不易脱落。
在本发明中，所述溶剂优选为水或水和乙醇的混合物；当所述溶剂包括水和乙醇时，所述水和乙醇的混合物中水和乙醇的体积比优选为19:1～1:19，更优选为10:1～1:19，最优选为5:1～1:19。
在本发明中，所述光催化浸轧液的制备方法优选包括以下步骤：
将光催化剂和溶剂进行第一超声混合，得到光催化剂分散液；
将光催化剂分散液和溶胶进行第二超声混合，得到光催化浸轧液。
本发明将光催化剂和溶剂进行第一超声混合，得到光催化剂分散液。在本发明中，所述第一超声混合的功率优选为200～500W，更优选为300～400W；所述第一超声混合的时间优选为0.25～2h，更优选为0.4～1.5h，最优选为0.5～1h。
得到光催化剂分散液后，本发明将光催化剂分散液和溶胶进行第二超声混合，得到光催化浸轧液。在本发明中，所述第二超声混合的功率优选为200～500W，更优选为300～400W；所述第二超声混合的时间优选为0.25～2h，更优选为0.4～1.5h，最优选为0.5～1h。
得到光催化浸轧液后，本发明将复合纤维材料在光催化浸轧液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料。在本发明中，所述浸轧时的浸渍时间优选为30～120s，更优选为50～100s；所述浸轧的轧液速度优选为5～60m/min，更优选为10～50m/min，最优选为15～40m/min；所述浸轧的轧液压力优选为0.05～0.5MPa，更优选为0.07～0.4MPa，最优选为0.1～0.3MPa；所述浸轧的浴比浴比优选为1:10～200，更优选为1:15～100；所述浸轧的轧余率优选为30～200％，更优选为40～100％；本发明对所述浸轧的具体方式没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的浸轧方法即可，具体的如一浸一轧、二浸二轧或三浸三轧；本发明对所述浸轧使用的仪器没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的浸轧机即可。
在本发明中，所述步骤(1)还可以替换为：将复合纤维材料在光催化剂分散液和溶胶溶液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料。
在本发明中，所述光催化剂分散液包括光催化剂和溶剂；所述光催化分散液中光催化剂的质量和溶剂的体积比优选为1～30g：1L，更优选为3～20g:1L，最优选为5～15g:1L；所述光催化剂和溶剂的种类和上述方案一致，在此不再赘述；所述光催化剂分散液的制备方法和上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述溶胶溶液包括溶胶和溶剂；所述溶胶溶液中溶胶的质量和溶剂的体积比为0.1～15g：1L，更优选为0.3～10g:1L，最优选为0.5～5g:1L；所述溶胶和溶剂的种类优选和上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述溶胶溶液的制备方法优选包括以下步骤：将溶胶和溶剂混合后超声，得到溶胶溶液。在本发明中，所述超声的功率优选为200～500W，更优选为300～400W；所述超声的时间优选为0.25～2h，更优选为0.4～1.5h，最优选为0.5～1h。
将复合纤维材料分别在光催化剂分散液和溶胶溶液中浸轧，得到浸轧后的复合纤维材料。本发明对所述在光催化剂分散液中浸轧和在溶胶溶液中的浸轧的顺序没有特殊要求，在本发明的具体实施例中，可以先在光催化剂分散液中浸轧，再在溶胶溶液中浸轧，也可以先在溶胶溶液中浸轧，再在光催化剂分散液中浸轧；所述浸轧的具体条件优选和上述方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，当所述复合纤维材料为夹芯结构时，因为复合纤维材料具有网状结构，在浸轧过程中，浸轧液会渗透进入复合纤维材料内部，因而夹芯结构的芯层(聚氨酯泡棉层)上也会有催化剂颗粒和溶胶颗粒的附着。
得到浸轧后的复合纤维材料后，本发明将所述浸轧后的复合纤维材料干燥，得到光催化复合纤维材料。在本发明中，所述干燥优选为烘干；所述干燥的温度优选为80～130℃，更优选为100～120℃；本发明对干燥的时间没有特殊要求，能够将溶剂去除完全即可。本发明通过干燥将光催化浸轧液中的溶剂去除，溶剂去除后光催化剂和溶胶以催化剂颗粒和溶胶颗粒的形态负载在复合纤维材料表面，二者可以形成三维堆叠结构。
得到光催化复合纤维材料后，本发明将所述光催化复合纤维材料用边框进行加固，得到光催化纤维网。本发明对所述加固的具体方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的加固方法即可。
本发明通过浸轧和干燥将光催化剂和溶胶负载在复合纤维材料表面，在本发明中，所述光催化剂在复合纤维材料表面的干膜负载量优选为1～20g/m2，更优选为2～17g/m2，最优选为5～15g/m2。
本发明所述的制备方法制备的光催化纤维网具有光催化功能，可对空气中的有机污染物进行光催化氧化，使有机污染物降解为小分子物质；在本发明的具体实施例中，可应用于空气净化中，如空气净化器等装置；在本发明中，所述空气净化主要是对挥发性有机污染物的催化氧化，所述挥发性有机污染物优选包括甲醛、巯基乙醇、甲苯、烃类或苯系物等室内挥发性有机污染物或化合物。
本发明所述制备方法得到的光催化纤维网对光催化响应光源没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的光催化响应光源均可，具体的如紫外光、太阳光、日光灯、荧光灯、LED灯、氙灯和氘灯等。
下面结合实施例对本发明提供的光催化纤维网的制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将1g粒径为300nm的锐钛矿晶型TiO2置于锥形瓶中，加入100ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到光催化剂分散液；所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为5:3。
(2)取0.5ml硅溶胶置于锥形瓶中，加入99.5ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到溶胶溶液；所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为5:3；所述硅溶胶浓度为20±1wt％，pH为7.5，溶胶粒径大小为10～20nm。
(3)取330*420mm大小的复合纤维材料(上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为0.5mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1mm，聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面均镀有100nm的镍金属层)，将其先浸于步骤(2)中的溶胶溶液中，浸渍30s后，将复合纤维材料在浸轧机上浸轧，浸轧完成后再将其浸于步骤(1)中的催化剂分散液中，浸渍30s后，将复合纤维材料在浸轧机上浸轧。浸轧过程中浸轧机机速设为15m/min，压力设为0.1MPa。重复上述浸渍、浸轧步骤一次，即二浸二轧。浸轧完成后在80℃烘箱中烘干处理30min，得到的光催化剂负载量为1g/m2的光催化复合纤维材料。
(4)将步骤(3)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化空气净化纤维网。
光催化降解试验：在紫外灯下，将本实施例制备得到的光催化纤维网置于密封箱体中对甲醛进行光催化降解实验，箱体中有甲醛检测仪对甲醛浓度进行实时监控，每15min读取一次数据并记录。其中，甲醛的的初始浓度为0.8mg/m3，反应温度为25℃，测试密封箱体大小为1m3，紫外灯为30W，反应时间为1h，所得结果如图1所示。
根据图1可以看出，在30min时，光催化纤维网对甲醛的去除率达70％以上；在1h时，对甲醛的去除率达90％以上。说明本发明提供的制备方法得到的光催化纤维网对光的利用率较高，能有效对空气中的挥发性有机物进行催化氧化，在空气净化中具有良好的应用前景。
光催化降解循环试验：将完成一次光催化降解实验的光催化纤维网用去离子水洗涤三遍，在60℃下烘干，然后按照上述步骤进行光催化降解试验，然后再对光催化纤维网进行水洗、烘干和光催化降解试验，重复进行6次。实验结果表明，经6次循环试验后，光催化纤维网对甲醛的去除率仍可以达到90％以上，说明催化活性基本无变化，说明本发明的光催化剂颗粒和纤维网的结合力强，不易脱落。
实施例2
(1)将1g粒径为25nm的锐钛矿晶型TiO2置于锥形瓶中，加入100ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到TiO2分散液；所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为3:2；在所述TiO2分散液中加入0.5ml的硅溶胶，400W下超声0.5h，得到光催化浸轧液；所述硅溶胶pH为7.5，浓度为20±1wt％，溶胶粒径大小为10～20nm。
(2)取330*420mm大小的复合纤维材料(上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为1mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1.5mm)，将其浸于步骤(1)中的光催化浸轧液中，浸渍50s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，即一浸一轧。浸轧过程中浸轧机机速设为20m/min，压力设为0.15MPa。浸轧完成后在80℃烘箱中烘干处理30min，得到的催化剂负载量为0.5g/m2的光催化复合纤维材料。
(3)将步骤(2)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化空气净化纤维网。
按照实施例1中的光催化降解试验方法对所得光催化纤维网进行光催化降解实验，其中，甲醛的的初始浓度为0.8mg/m3，反应温度为25℃，测试密封箱体大小为1m3，紫外灯为30W，反应时间为1h，在30min时，光催化纤维网对甲醛的去除率达80％以上。
按照实施例1中的方法进行光催化降解循环试验，6次循环试验后，光催化纤维网对甲醛的去除率仍可达到80％以上。
实施例3
(1)将15g尿素置于带有盖子的半封闭氧化铝坩埚中，在管式炉中以2℃/min的升温速率升至550℃并维持5h，得到g-C3N4。
(2)将0.5g粒径为50nm的锐钛矿晶型TiO2和步骤(1)中0.5g的g-C3N4置于锥形瓶中，加入100ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到光催化剂分散液。所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为5:1；在所述光催化剂分散液中加入1.25ml的硅溶胶，400W下超声0.5h，得到光催化浸轧液；所述硅溶胶pH为10，浓度为20±1wt％，溶胶粒径大小为10～20nm。
(3)取330*420mm大小的复合纤维材料(上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为1mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1.5mm，聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面均镀有100nm的铜金属层)，将其浸于步骤(2)中的光催化浸轧液中，浸渍100s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，即一浸一轧。浸轧过程中浸轧机机速设为20m/min，压力设为0.2MPa。浸轧完成后在100℃烘箱中烘干处理30min，得到催化剂负载量为0.45g/m2的光催化复合纤维材料。
(4)将步骤(3)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化空气净化纤维网。
按照实施例1中的光催化降解试验方法对所得光催化纤维网进行光催化降解实验，其中，甲醛的的初始浓度为0.8mg/m3，反应温度为25℃，测试密封箱体大小为1m3，紫外灯为30W，反应时间为1h，在1h时，光催化纤维网对甲醛的去除率达90％以上。
按照实施例1中的方法进行光催化降解循环试验，6次循环试验后，光催化纤维网对甲醛的去除率仍可达到90％以上。
实施例4
(1)将15g尿素置于带有盖子的半封闭氧化铝坩埚中，在管式炉中以1℃/min的升温速率升至530℃并维持6h，得到g-C3N4。
将g-C3N41.0g与100mLN，N-二甲基甲酰胺混合，500W下超声5h，得到g-C3N4分散液；将粒径为50nm的锐钛矿型TiO22.0g与100mL N，N-二甲基甲酰胺混合，200W下超声8h，得到TiO2分散液；将所述g-C3N4分散液和TiO2分散液混合，500rpm下搅拌2h，得到混合分散液；
将无取代铁酞菁(FePc)40mg与50mLN，N-二甲基甲酰胺混合，200W下超声30h，得到无取代铁酞菁溶液；
将混合分散液以50mL/h的速度滴加到无取代铁酞菁溶液中，45℃下反应8h，将反应结束后得到的物料用G6砂芯漏斗过滤，用N，N-二甲基甲酰胺洗涤3次，并用0.2mol/L的NaOH溶液和0.1mol/L的H2SO4分别洗涤2次，最后用超纯水洗至中性，于-60℃冷冻干燥16h，得到二氧化钛与类石墨相氮化碳和铁酞菁复合光催化剂(g-C3N4/FePc/TiO2)。
(2)将步骤(1)中1g的g-C3N4/FePc/TiO2置于锥形瓶中，加入100ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到光催化剂分散液，所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为5:3；
取2ml硅溶胶，用去离子水稀释100倍，得到溶胶溶液，所述硅溶胶浓度为20±1wt％，pH为7.5，溶胶粒径大小为5～8nm。
(3)取330*420mm大小的复合纤维材料(上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为1mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1.5mm，聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面均镀有100nm的铝金属层)，将其先浸于步骤(2)中的溶胶溶液中，浸渍50s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，浸轧完成后再将其浸于步骤(2)中的光催化剂分散液中，浸渍50s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，即一浸一轧。浸轧过程中浸轧机机速设为25m/min，压力设为0.25MPa。浸轧完成后在110℃烘箱中烘干处理30min，得到光催化剂负载量为0.4g/m2的光催化复合纤维材料。
(4)将步骤(3)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化空气净化纤维网。
按照实施例1中的光催化降解试验方法对所得光催化纤维网进行光催化降解实验，其中，甲醛的的初始浓度为0.8mg/m3，反应温度为25℃，测试密封箱体大小为1m3，紫外灯为30W，反应时间为1h，在45min时，光催化纤维网对甲醛的去除率达90％以上。
按照实施例1中的方法进行光催化降解循环试验，6次循环试验后，光催化纤维网对甲醛的去除率仍可达到90％以上。
实施例5
(1)将15g尿素置于带有盖子的半封闭氧化铝坩埚中，在管式炉中以1℃/min的升温速率升至545℃并维持6h，得到g-C3N4；
(2)将0.5g三氧化钨和步骤(1)中0.7g的g-C3N4置于锥形瓶中，加入100ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到光催化剂分散液；所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为1:1；在所述光催化剂分散液中加入1.5ml的硅溶胶，400W下超声0.5h，得到光催化浸轧液；所述硅溶胶pH为7.5，浓度为20±1wt％，溶胶粒径大小为10～20nm。
(3)取330*420mm大小的复合纤维材料(上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为1mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1.5mm，聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面均镀有100nm的铝金属层)，将其浸于步骤(2)中的光催化剂浸轧液中，浸渍120s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，并重复上述浸渍、浸轧过程一次，即二浸二轧。浸轧过程中浸轧机机速设为25m/min，压力设为0.2MPa。浸轧完成后在100℃烘箱中烘干处理30min。得到光催化剂负载量为为1g/m2的光催化复合纤维材料。
(4)将步骤(3)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化空气净化纤维网。
按照实施例1中的光催化降解试验方法对所得光催化纤维网进行光催化降解实验，其中，甲醛的的初始浓度为0.8mg/m3，反应温度为25℃，测试密封箱体大小为1m3，紫外灯为30W，反应时间为1h，在30min时，光催化纤维网对甲醛的去除率达85％以上。
按照实施例1中的方法进行光催化降解循环试验，6次循环试验后，光催化纤维网对甲醛的去除率仍可达到85％以上。
实施例6
(1)将15g尿素置于带有盖子的半封闭氧化铝坩埚中，在管式炉中以1℃/min的升温速率升至550℃并维持5h，得到g-C3N4。
(2)将0.3g三氧化钨和步骤(1)中0.7g的g-C3N4置于锥形瓶中，加入100ml去离子水，400W下超声0.5h，得到光催化剂分散液；所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为3:2；
取2.5ml硅溶胶，用去离子水稀释100倍，得到溶胶溶液；所述硅溶胶浓度为20±1wt％，pH为7.5，溶胶粒径大小为5～8nm。
(3)取330*420mm大小的复合纤维材料(上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为1mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1.5mm，聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面均镀有100nm的铝金属层)，先将其浸于步骤(2)中的催化剂分散液中，浸渍60s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，浸轧完成后再将其先浸于步骤(2)中的溶胶溶液中，浸渍60s后，将复合材料在浸轧机上浸轧。浸轧过程中浸轧机机速设为25m/min，压力设为0.2MPa。重复上述浸渍、浸轧过程两次，即三浸三轧。浸轧完成后在150℃烘箱中烘干处理13min，得到光催化剂负载量为1.5g/m2的光催化复合纤维材料。
(4)将步骤(3)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化空气净化纤维网。
按照实施例1中的光催化降解试验方法对所得光催化纤维网进行光催化降解实验，其中，甲醛的的初始浓度为0.8mg/m3，反应温度为25℃，测试密封箱体大小为1m3，紫外灯为30W，反应时间为1h，在30min时，光催化纤维网对甲醛的去除率达90％以上。
按照实施例1中的方法进行光催化降解循环试验，6次循环试验后，光催化纤维网对甲醛的去除率仍可达到90％以上。
实施例7
为了更容易观察到光催化过程纤维网基材是否容易受到腐蚀，本实施例使用和纤维网材质相同的白色聚酯纤维毡进行光催化实验，观察现象，具体步骤如下：
(1)将聚酯纤维毡浸于实施例1步骤(2)制备的溶胶溶液中，浸渍30s后，将复合纤维材料在浸轧机上浸轧，浸轧完成后再将其浸于步骤(1)中的催化剂分散液中，浸渍30s后，将复合纤维材料在浸轧机上浸轧。浸轧过程中浸轧机机速设为15m/min，压力设为0.1MPa。重复上述浸渍、浸轧步骤一次，即二浸二轧。浸轧完成后在80℃烘箱中烘干处理30min，得到实验组；
(2)将聚酯纤维毡在实施例1步骤(1)中制备的催化剂分散液中进行浸轧，然后烘干，浸轧和烘干条件和(1)中一致，得到对照组；
将上述对照组与实验组在400W紫外灯下进行照射，照射距离为30cm，照射时间为8h，观察照射完成后聚酯纤维毡表面变化，观察结果如图2所示，根据图2可以看出对照组的聚酯纤维毡已变黄，而实验组的聚酯纤维毡颜色基本没有变化，说明对照组的聚酯纤维毡腐蚀十分严重，而实验组对聚酯纤维毡基本无腐蚀。该试验结果表明本发明提供的制备方法制备的光催化纤维网在光催化过程中不对纤维网本身材质产生腐蚀。
由以上实施例可知，本发明以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种光催化纤维网的制备方法，包括以下步骤：
(1)将15g尿素置于带有盖子的半封闭氧化铝坩埚中，在管式炉中以1℃/min的升温速率升至530℃并维持6h，得到g-C3N4；
将g-C3N41.0g与100mLN，N-二甲基甲酰胺混合，500W下超声5h，得到g-C3N4分散液；将粒径为50nm的锐钛矿型TiO22.0g与100mLN，N-二甲基甲酰胺混合，200W下超声8h，得到TiO2分散液；将所述g-C3N4分散液和TiO2分散液混合，500rpm下搅拌2h，得到混合分散液；
将无取代铁酞菁40mg与50mLN，N-二甲基甲酰胺混合，200W下超声30h，得到无取代铁酞菁溶液；
将混合分散液以50mL/h的速度滴加到无取代铁酞菁溶液中，45℃下反应8h，将反应结束后得到的物料用G6砂芯漏斗过滤，用N,N-二甲基甲酰胺洗涤3次，并用0.2mol/L的NaOH溶液和0.1mol/L的H2SO4分别洗涤2次，最后用超纯水洗至中性，于-60℃冷冻干燥16h，得到二氧化钛与类石墨相氮化碳和铁酞菁复合光催化剂；
(2)将步骤(1)中1g的二氧化钛与类石墨相氮化碳和铁酞菁复合光催化剂置于锥形瓶中，加入100ml混合溶剂，400W下超声0.5h，得到光催化剂分散液，所述混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为5:3；
取2ml硅溶胶，用去离子水稀释100倍，得到溶胶溶液，所述硅溶胶浓度为20±1wt％，pH为7.5，溶胶粒径大小为5～8nm；
(3)取330*420mm大小的复合纤维材料，将其先浸于步骤(2)中的溶胶溶液中，浸渍50s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，浸轧完成后再将其浸于步骤(2)中的光催化剂分散液中，浸渍50s后，将复合材料在浸轧机上浸轧，即一浸一轧；浸轧过程中浸轧机机速设为25m/min，压力设为0.25MPa；浸轧完成后在110℃烘箱中烘干处理30min，得到光催化剂负载量为0.4g/m2的光催化复合纤维材料；所述复合纤维材料上下表面层为聚酯网纱层，厚度均为1mm，夹芯层为聚氨酯泡棉层，厚度为1.5mm，聚酯网纱层和聚氨酯泡棉层表面均镀有100nm的铝金属层；
(4)将步骤(3)中得到的光催化复合材料用聚酯边框进行加固，得到光催化纤维网。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710728063.2A CN107469869B (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种光催化纤维网的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710728063.2A CN107469869B (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种光催化纤维网的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107469869A CN107469869A (zh) | 2017-12-15 |
| CN107469869B true CN107469869B (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=60602251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710728063.2A Active CN107469869B (zh) | 2017-08-23 | 2017-08-23 | 一种光催化纤维网的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107469869B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107986384A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-05-04 | 河海大学 | 一种基于光催化降解的卷帘式农田退水农药净化器 |
| CN111790421B (zh) * | 2020-06-18 | 2022-07-12 | 安徽工程大学 | 一种石墨相氮化碳改性织物可见光催化剂及其一步法制备方法和应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001303494A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Hiroo Tanaka | 吸着性光触媒無機シート |
| CN101485974A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-07-22 | 东南大学 | 纳米二氧化钛在载体材料表面的负载方法 |
| CN102631910A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-08-15 | 中国海洋石油总公司 | 一种稳定的石墨烯/氧化钛复合纳米溶胶及其制备方法 |
| CN105451882A (zh) * | 2013-03-12 | 2016-03-30 | 株式会社东芝 | 光催化剂及使用其的光催化剂分散液、光催化剂涂料、光催化剂膜和制品 |
-
2017
- 2017-08-23 CN CN201710728063.2A patent/CN107469869B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001303494A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Hiroo Tanaka | 吸着性光触媒無機シート |
| CN101485974A (zh) * | 2009-02-23 | 2009-07-22 | 东南大学 | 纳米二氧化钛在载体材料表面的负载方法 |
| CN102631910A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-08-15 | 中国海洋石油总公司 | 一种稳定的石墨烯/氧化钛复合纳米溶胶及其制备方法 |
| CN105451882A (zh) * | 2013-03-12 | 2016-03-30 | 株式会社东芝 | 光催化剂及使用其的光催化剂分散液、光催化剂涂料、光催化剂膜和制品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107469869A (zh) | 2017-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Facilitation of the visible light-induced Fenton-like excitation of H2O2 via heterojunction of g-C3N4/NH2-Iron terephthalate metal-organic framework for MB degradation | |
| CN106076421B (zh) | 一种MIL-53(Fe)/g-C3N4纳米片复合光催化材料的制备方法 | |
| CN106944092B (zh) | 一种具有高效光热协同催化净化VOCs的Fe-MnO2催化剂的制备方法 | |
| CN108772108A (zh) | 一种可见光响应的二氧化钛纳米线/金属有机骨架/碳纳米纤维膜及其制备方法及应用 | |
| Wang et al. | Polydopamine mediated modification of manganese oxide on melamine sponge for photothermocatalysis of gaseous formaldehyde | |
| CN107362788A (zh) | 一种氧化石墨烯/二氧化钛‑活性炭三维复合材料及其制备方法 | |
| CN106984190A (zh) | 一种催化降解挥发性有机物的方法 | |
| CN101554586B (zh) | 一种可控光降解柔性室内空气净化材料的制备方法 | |
| CN100551534C (zh) | 一种二氧化钛/活性炭纤维光催化剂及其制备方法和在空气净化中应用 | |
| CN107308992B (zh) | 一种光催化纤维网及其制备方法和应用 | |
| CN101579622A (zh) | 活性炭纤维负载纳米二氧化钛光催化网的制备方法 | |
| CN107469869B (zh) | 一种光催化纤维网的制备方法 | |
| CN106381682A (zh) | 一种高吸附‑光催化性能的纳米二氧化钛/活性炭纤维毡三维多孔材料及其制备方法 | |
| CN113926443B (zh) | 用于可见光催化除醛的多元复合材料、制备方法及空气净化器 | |
| CN107649145B (zh) | 一种分解臭氧的催化剂及其制备方法 | |
| CN107008228B (zh) | 一种三维改性石墨烯滤网的制备方法 | |
| CN105642333B (zh) | 一种多功能环境净化复合材料及其制备方法和应用 | |
| Zhang et al. | Construction of high-performance gC 3 N 4-based photo-Fenton catalysts by ferrate-induced defect engineering | |
| CN112391840B (zh) | 一种核壳空心结构mof材料改性羊毛纤维的方法 | |
| CN107469866B (zh) | 一种三维立体光催化复合体系及其制备方法和应用 | |
| CN109603750A (zh) | 一种包含Fe3O4-GQDs的复合凝胶吸附膜的制备方法 | |
| CN103230812A (zh) | 一种光催化空气过滤材料及其制备方法 | |
| Wei et al. | Recent advances in metal organic frameworks for the catalytic degradation of organic pollutants | |
| CN113044911A (zh) | 一种利用废水制备ZIFs/丝瓜络复合材料的方法 | |
| CN105013448B (zh) | 一种二氧化钛/壳聚糖层层自组装复合薄膜材料的制备及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |