一种多孔无机光催化复合纳米纤维的制备方法，它包括以下步骤：a）将高分子纺丝基材与有机硅酸酯混合、加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的皮层纺丝溶液；将高分子纺丝基材与有机钛酸酯混合，加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的芯层纺丝溶液；b）将皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液以恒定的流速和流速比分别输入到同轴针头进行同轴高压静电纺丝制备，得到复合纳米纤维；c）将复合纳米纤维在氮气氛围下进行高温处理，去除复合纳米纤维中的高分子纺丝基材，然后自然冷却至室温，得到多孔无机光催化复合纳米纤维；它改变了以往光催化剂在载体表面进行负载的传统，而是将催化剂负载在载体材料内部，能够更大幅度地增强光催化的比表面积，提高复合光催化材料的光催化活性，并能有效解决光催化材料对基体材料的光腐蚀问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多孔无机光催化复合纳米纤维材料的制备方法，属于无机纳米纤维材料
。
技术介绍
伴随着人类社会的不断进步，人类生存的环境日益恶化，所依赖的不可再生化石能源不断消耗。合理而有效地解决这些人类社会所面临的棘手问题将是实现人类社会可持续发展的最佳选择。其中，太阳能是人类最早使用的清洁能源之一，除了简单直接地利用太阳能外，如何转换和间接地利太阳能也将是一种十分有效的途径。自T12可使难降解有机物一多氯联苯脱氯以来，开辟了光催化技术在环保领域中应用的新方向。光催化技术用于环境污染物的降解受到了国内外学者的广泛重视。目前要求对空气及水污染治理过程本身也应是环保的，即不能产生对人体和环境有害的副产品。光催化的作用过程就具有“绿色”特征，如光催化剂的安全性，在室温或接近室温的温度下起作用，氧气的最终来源是分子态氧等(比H2O2和O3等还弱的氧化剂)。在已被研究的催化剂中，T12被认为是较为理想的。另一方面，由于纳米光催化剂的粒径太小，在使用过程中难以回收，使用后容易造成流失，重复利用性差。再有光催化剂具有无选择性地催化分解大量高浓度的有机/无机物的特点，有可能对与之直接相接触的基体材料造成光腐蚀。利用静电纺丝得到的纳米纤维直径非常小，具有很高的比表面积和很小的空间间隙，从而具有某些特殊的物理化学性质，如尺寸效应、表面或界面效应、宏观量子随道效应等。此外，通过控制静电纺丝的工艺还可以控制纳米纤维的微观结构，从而使其具有某些特殊的性质以满足不同场合的应用需求。而同轴静电纺丝技术是制备芯壳结构纳米纤维较为简便的方法。由于在径向上复合了不同的材料，因而赋予同轴纳米纤维优异的的综合性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供，它改变以往光催化剂在载体表面进行负载的传统，而是将催化剂负载在载体材料内部，能够更大幅度地增强光催化的比表面积，提高复合光催化材料的光催化活性，并能有效解决光催化材料对基体材料的光腐蚀问题的。本专利技术的目的是通过如下技术方案来完成的，所述的多孔无机光催化复合纳米纤维的制备方法，它包括以下步骤: a)分别配置皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液，将高分子纺丝基材与有机硅酸酯混合、力口入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的皮层纺丝溶液；将高分子纺丝基材与有机钛酸酯混合，加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的芯层纺丝溶液； b)复合纳米纤维，将皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液以恒定的流速和流速比分别输入到同轴针头进行同轴高压静电纺丝制备，得到复合纳米纤维； c)制成成品，将复合纳米纤维在氮气氛围下进行高温处理，去除复合纳米纤维中的高分子纺丝基材，然后自然冷却至室温，得到多孔无机光催化复合纳米纤维。本专利技术所述的步骤a)中，所述的高分子纺丝基材为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、聚丙烯腈(PAN)、聚己内酰胺(PA)中的一种或几种； 所述的有机硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、四丁基正硅酸酯、三甲基硅烷氧基硅酸酯中的一种或几种； 所述的有机钛酸酯为钛酸乙酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、四叔丁基钛酸酯中的一种或几种； 所述的溶剂为乙醇、丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙二醇或者丙三醇中的一种或几种； 本专利技术所述的步骤a)中，高分子纺丝基材与有机硅酸酯和有机钛酸酯的混合质量比例分别都是:高分子纺丝基材40-90%，有机硅酸酯和有机钛酸酯分别是10-60% ;且最终加入溶剂后的纺丝液中的高分子纺丝基材浓度为30-70%。本专利技术所述的步骤b)中，同轴高压静电纺丝时皮层和芯层纺丝溶液的流速为0.005-0.02 mL/min，接收距离为 10-15 cm，纺丝电压为 10-30 kV。本专利技术所述的步骤c)中，复合纳米纤维的高温处理温度为300-500°C，时间为0.5_5h。与现有技术相比，本专利技术的方法结合了共混静电纺丝和同轴静电纺丝的优点，所制备的多孔无机光催化复合纳米纤维结改变了以往光催化剂在纤维载体表面进行负载的传统方法，实现光催化材料在多孔纳米纤维内部的负载。由于所形成复合纳米纤维表面具有独特的多孔结构，从而保持了光催化剂的光催化活性，又能有效解决了对基体材料的光腐蚀问题。【附图说明】图1是本专利技术所述实施例中的多孔无机光催化复合纳米纤维扫描电镜(SEM)图。图2是本专利技术所述实施例中的多孔无机光催化复合纳米纤维透射电镜(TEM)图。【具体实施方式】下面将结合具体实施例对本专利技术作详细的介绍:本专利技术所述的多孔无机光催化复合纳米纤维的制备方法，它包括以下步骤: a)分别配置皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液，将高分子纺丝基材与有机硅酸酯混合、力口入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的皮层纺丝溶液；将高分子纺丝基材与有机钛酸酯混合，加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的芯层纺丝溶液； b)复合纳米纤维，将皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液以恒定的流速和流速比分别输入到同轴针头进行同轴高压静电纺丝制备，得到复合纳米纤维； c)制成成品，将复合纳米纤维在氮气氛围下进行高温处理，去除复合纳米纤维中的高分子纺丝基材，然后自然冷却至室温，得到多孔无机光催化复合纳米纤维。本专利技术所述的步骤a)中，所述的高分子纺丝基材为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、聚丙烯腈(PAN)、聚己内酰胺(PA)中的一种或几种； 所述的有机硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、四丁基正硅酸酯、三甲基硅烷氧基硅酸酯中的一种或几种； 所述的有机钛酸酯为钛酸乙酯、钛酸四乙酯、钛酸异丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、四叔丁基钛酸酯中的一种或几种； 所述的溶剂为乙醇、丙酮、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙二醇或者丙三醇中的一种或几种； 本专利技术所述的步骤a)中，高分子纺丝基材与有机硅酸酯和有机钛酸酯的混合质量比例分别都是:高分子纺丝基材40-90%，有机硅酸酯和有机钛酸酯分别是10-60% ;且最终加入溶剂后的纺丝液中的高分子纺丝基材浓度为30-70%。本专利技术所述的步骤b)中，同轴高压静电纺丝时皮层和芯层纺丝溶液的流速为0.005-0.02 mL/min，接收距离为 10-15 cm，纺丝电压为 10-30 kV。本专利技术所述的步骤c)中，复合纳米纤维的高温处理温度为300-500°C，时间为0.5_5h。图1和图2是本专利技术所述实施例1中多孔无机光催化复合纳米纤维扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)图，下面结合实施例进一步详述本专利技术，但本专利技术不仅限于所述实施例。实施例1: 在室温下，将5.0Og PAN,0.50g正硅酸乙酯搅拌溶解在15mL N, N- 二甲基甲酰胺溶中，该溶液作为外层溶液洞样，以4.0g PE0、0.50g钛酸乙酯在15mL N, N- 二甲基甲酰胺溶剂中搅拌至固体完全溶解，该溶液作为内层溶液。将配置的同轴静电纺丝液分别以0.015mL/min和0.0lOmL/min的流速输入到同轴针头的外层和内层，同时将同轴针头连接到18Kv的高压静电发生器，用锡箔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多孔无机光催化复合纳米纤维的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：a）分别配置皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液，将高分子纺丝基材与有机硅酸酯混合、加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的皮层纺丝溶液；将高分子纺丝基材与有机钛酸酯混合，加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的芯层纺丝溶液；b）复合纳米纤维，将皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液以恒定的流速和流速比分别输入到同轴针头进行同轴高压静电纺丝制备，得到复合纳米纤维；c）制成成品，将复合纳米纤维在氮气氛围下进行高温处理，去除复合纳米纤维中的高分子纺丝基材，然后自然冷却至室温，得到多孔无机光催化复合纳米纤维。
【技术特征摘要】
1.一种多孔无机光催化复合纳米纤维的制备方法，其特征在于它包括以下步骤: a)分别配置皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液，将高分子纺丝基材与有机硅酸酯混合、力口入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的皮层纺丝溶液；将高分子纺丝基材与有机钛酸酯混合，加入溶剂，搅拌均匀，配置同轴静电纺丝液的芯层纺丝溶液； b)复合纳米纤维，将皮层纺丝溶液和芯层纺丝溶液以恒定的流速和流速比分别输入到同轴针头进行同轴高压静电纺丝制备，得到复合纳米纤维； c)制成成品，将复合纳米纤维在氮气氛围下进行高温处理，去除复合纳米纤维中的高分子纺丝基材，然后自然冷却至室温，得到多孔无机光催化复合纳米纤维。2.根据权利要求1所述的多孔无机光催化复合纳米纤维的制备方法，其特征在于: 步骤a)中，所述的高分子纺丝基材为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚环氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚己内酰胺(PA)中的一种或几种； 所述的有机硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯、四丁基...
【专利技术属性】
技术研发人员：江国华，江腾腾，魏征，万军明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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