一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，具体包括如下过程：步骤1，制备BN纳米短纤维；步骤2，基于步骤1所得产物制备BN/BNBT压电纤维膜前驱体；步骤3，对步骤2所得产物进行多气氛分步煅烧，得到BN/BNBT压电纤维膜；步骤4，基于步骤3所得产物制备BN/BNBT/Ag压电光催化复合纤维膜；步骤5，对步骤4所得产物进行二次煅烧处理，即得。本发明专利技术解决了现有的光催化材料中存在的吸附性能较差、载流子复合效率高的问题。流子复合效率高的问题。流子复合效率高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法


[0001]本专利技术属于复合纳米纤维制备
，涉及一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，大多数光催化材料由于吸附性能较差，光生载流子复合率高等不足，导致光催化效率不高，通过各种途径提高材料的吸附性能以及降低载流子复合率，以改善其光催化性能成为研究的热点，因此，亟需制备出一种高吸附的压电光催化复合纤维材料解决上述问题。
[0003]在这些研究当中，钛酸铋钠
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钛酸钡(BNBT)作为一种A位复合的钙钛矿结构的无机非金属半导体材料，由于无铅、稳定且较高的压电性能等优点，被运用在压电催化领域中。贵金属等离子体光催化剂银(Ag)作为一种特殊的光催化剂，可拓宽光响应范围，提高光利用率。将贵金属Ag与BNBT复合通过引入的外电场以及金属
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半导体接触区所形成的肖特基势垒，可提高载流子的分离；目前，氮化硼(BN)材料由于具有良好的吸附性能和光催化性能而被广泛应用，为了进一步增强其吸附性能，通过改变材料的微观形貌从而优化材料的性能是最直接且有效的途径，而具有较小的纤维直径和长径比的BN纳米纤维可以通过增大比表面积，提高材料的吸附性能和光催化效率。
[0004]中国专利《一种具有光催化功能的吸附型复合纳米纤维膜及制备方法》(申请号：CN201910924881.9，公告日：2020.01.07)公开了一种具有光催化功能的吸附型复合纳米纤维膜及制备方法，通过将光催化剂和吸附材料结合，利用静电纺丝工艺和热压处理制备出一种兼有吸附和光催化的性能的纳米纤维膜，该纳米复合纤维膜材料具有较大的比表面积和孔隙率，但是光生载流子复合率较高，降低了光催化效率。
[0005]中国专利《一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法》(申请号：CN201710706839.0，公告日：2017.12.22，授权日：2020.05.26)公开了一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法，通过将光催化剂和抗菌剂结合，利用静电纺丝技术和表面微溶处理获得一种兼具光催化/抗菌功能的复合纳米纤维过滤材料。但是单纯的光催化材料存在载流子复合率高，并且吸附性能较差，降低了光催化效率。
[0006]中国专利《一种制备可漂浮多孔BaTiO3/Ag/PVDF复合压电光催化材料的方法》(申请号：CN202011301373.4，公告日：2017.12.22，授权日：2020.05.26)公开了一种制备可漂浮多孔BaTiO3/Ag/PVDF复合压电光催化材料的方法，通过将BaTiO3/Ag纳米颗粒和PVDF复合，结合固相分离法制备出可漂浮多孔BaTiO3/Ag/PVDF复合压电光催化材料，但是包覆在内部的光催化剂对光的利用率较低，并且也没有一定的吸附性能，降低了光催化效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，解决了现有的光催化材料中存在的吸附性能较差、载流子复合效率高的问题。
[0008]本专利技术所采用的技术方案是，一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，具体包括如下过程：
[0009]步骤1，制备BN纳米短纤维；
[0010]步骤2，基于步骤1所得产物制备BN/BNBT压电纤维膜前驱体；
[0011]步骤3，对步骤2所得产物进行多气氛分步煅烧，得到BN/BNBT压电纤维膜；
[0012]步骤4，基于步骤3所得产物制备BN/BNBT/Ag压电光催化复合纤维膜；
[0013]步骤5，对步骤4所得产物进行二次煅烧处理，即得。
[0014]本专利技术的特点还在于：
[0015]步骤1的具体过程为：
[0016]步骤1.1，将BN前驱体与溶剂1进行混合，得混合液A，将混合液A搅拌均匀并进行水浴加热，然后对混合液A超声破碎处理，冷却并干燥后得到BN前驱体纤维；
[0017]步骤1.2，对步骤1.1所得的BN前驱体纤维进行煅烧处理后得到BN纤维；
[0018]步骤1.3，将BN纤维与溶剂2进行混合，使BN纤维分散后得混合液B，对混合液B进行二次超声破碎处理，过滤并干燥后即获得BN纳米短纤维。
[0019]步骤1.1中：BN前驱体的质量百分比为1％～3％，溶剂1的质量百分比为97％～99％，以上组分质量百分比总和为100％；其中BN前驱体为三聚氰胺和硼酸，三聚氰胺和硼酸按照摩尔比为1:2混合，溶剂1为蒸馏水或去离子水；
[0020]水浴温度为80℃～95℃，水浴时间为4～5h；
[0021]超声功率为100～300W，超声时间为1～2h，干燥温度为75～90℃。
[0022]步骤1.2中：煅烧气氛为氮气，煅烧温度为1100～1500℃，升温速率5℃/min，煅烧时间为4～8h。
[0023]步骤1.3中，所述溶剂2为异丙醇，二次超声功率为100～300W，超声时间为24～48h，干燥温度为70～90℃，干燥时间为4～6h；
[0024]BN纳米短纤维的纤维直径为80～110nm，长径比为3～5。
[0025]步骤2的具体过程为：
[0026]将BNBT陶瓷前驱体、溶剂、可纺聚合物及步骤1制备的BN纳米短纤维混合搅拌形成均匀的前驱体溶液置入推进泵中，调节静电纺丝工艺参数获得BN/BNBT压电纤维膜前驱体。
[0027]步骤2中：
[0028]前驱体溶液按质量百分比由以下物质组成：BN纳米短纤维1.5％～3％、陶瓷前驱体12％～20％、可纺聚合物5％～8％、溶剂69％～81.5％，以上组分总和为100％；
[0029]静电纺丝工艺参数为：纺丝电压为18～22kv，接收距离为15～20cm，纺丝温度在20～30℃，湿度在10％～30％，纺丝液推进速度为0.2～0.5mL/h，纺丝时间为2～4h。
[0030]步骤3的具体过程为：
[0031]将步骤2得到的BN/BNBT压电纤维膜前驱体先后置于煅烧气氛1和煅烧气氛2当中，调节煅烧工艺参数进行分步煅烧处理，获得BN/BNBT压电纤维膜；
[0032]其中，煅烧气氛1为空气，煅烧温度为200～300℃，升温速率0.5℃/min，煅烧时间为2～4h；
[0033]煅烧气氛2为氩气，煅烧温度为650～750℃，升温速率0.5℃/min，煅烧时间为2～4h。
[0034]步骤4的具体过程为：
[0035]将步骤3得到的BN/BNBT压电纤维膜在黑暗中完全浸泡于硝酸银溶液中，调节紫外光照参数对BN/BNBT压电纤维膜正反两面进行同样的紫外光照处理，清洗并干燥后获得BN/BNBT/Ag压电光催化复合纤维膜；
[0036]步骤4中，硝酸银溶液按照银占硝酸银溶液的质量百分比为0.5wt％～2.5wt％配制，浸泡时间为0.5～1h，紫外照射功率为300～500W，照射时间为0.5～1h，清洗溶剂为去离子水和酒精，干燥温度为50～70℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下过程：步骤1，制备BN纳米短纤维；步骤2，基于步骤1所得产物制备BN/BNBT压电纤维膜前驱体；步骤3，对步骤2所得产物进行多气氛分步煅烧，得到BN/BNBT压电纤维膜；步骤4，基于步骤3所得产物制备BN/BNBT/Ag压电光催化复合纤维膜；步骤5，对步骤4所得产物进行二次煅烧处理，即得。2.根据权利要求1所述的一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：步骤1.1，将BN前驱体与溶剂1进行混合，得混合液A，将混合液A搅拌均匀并进行水浴加热，然后对混合液A超声破碎处理，冷却并干燥后得到BN前驱体纤维；步骤1.2，对步骤1.1所得的BN前驱体纤维进行煅烧处理后得到BN纤维；步骤1.3，将BN纤维与溶剂2进行混合，使BN纤维分散后得混合液B，对混合液B进行二次超声破碎处理，过滤并干燥后即获得BN纳米短纤维。3.根据权利要求2所述的一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1.1中：BN前驱体的质量百分比为1％～3％，溶剂1的质量百分比为97％～99％，以上组分质量百分比总和为100％；其中BN前驱体为三聚氰胺和硼酸，三聚氰胺和硼酸按照摩尔比为1:2混合，溶剂1为蒸馏水或去离子水；水浴温度为80℃～95℃，水浴时间为4～5h；超声功率为100～300W，超声时间为1～2h，干燥温度为75～90℃。4.根据权利要求3所述的一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1.2中：煅烧气氛为氮气，煅烧温度为1100～1500℃，升温速率5℃/min，煅烧时间为4～8h。5.根据权利要求4所述的一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1.3中，所述溶剂2为异丙醇，二次超声功率为100～300W，超声时间为24～48h，干燥温度为70～90℃，干燥时间为4～6h；BN纳米短纤维的纤维直径为80～110nm，长径比为3～5。6.根据权利要求1所述的一种吸附型压电光催化复合纤维材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：将BNBT陶瓷前驱体、溶剂、可纺聚合物及步骤1制备的BN纳米短纤维混合搅拌形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤玉斐，康玲，刘照伟，赵康，郑婉星，齐敏，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：