一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及无机氧化物纤维技术领域，尤其涉及一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法，其中，氧化铝连续纤维以铝盐为铝源，掺杂一定量的锌盐，通过溶胶凝胶法制备得到；高效抗菌光催化功能由连续氧化铝纤维表面的氧化锌纳米棒阵列贡献，通过掺杂锌盐溶胶凝胶法制备氧化铝连续纤维的过程中，在连续氧化铝纤维表面构筑形核点，随后通过水热法在其表面生长后制得表面带有氧化锌纳米棒阵列的连续氧化铝纤维。本发明专利技术制备过程连续化，并且氧化铝/氧化锌的复合使材料具有芯壳结构，氧化锌纳米棒针阵列在表面如同壳层，这种复合结构可以将氧和水转化为氧自由由基和过氧化氢，增强表面氧化锌的抗菌效果，并且在水污染净化等方面具有优异的表现。面具有优异的表现。面具有优异的表现。

【技术实现步骤摘要】
一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法


[0001]本专利技术涉及无机氧化物纤维
，尤其涉及一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法。

技术介绍

[0002]化石资源的大量开发和利用造成很多了很多的环境污染问题，这些问题对人类发展和社会进步造成很多不利影响。改善污染，获取纯净无污染的空气、水资源是我们目前面临的一项艰巨但具有长远意义的任务。解决环境问题的方法很多，比如:物理吸附、化学沉淀、催化等。但是传统过滤材料都存在使用寿命短、不具备抗菌功能、过滤效率低、无法循环利用等缺点，因此开发高效具有光催化协同抗菌的绿色可循环的新型滤材具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法，可应用于空气和水体污染处理，解决传统滤材使用寿命短、无法循环利用以及催化效率低等问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法，由连续氧化铝纤维和表面生长氧化锌纳米棒阵列构成，具体步骤如下：
[0006]S1、连续氧化铝纤维的制备方法
[0007]以铝盐和金属醇铝为铝源，铝源与水的物质的量比为1:10
‑
1:30，铝盐与金属醇铝的物质的量比为1:0.5
‑
1:3；将铝盐溶解于水中，在60℃
‑
80℃回流搅拌条件下加入AIP，反应8
‑
24h左右，AIP完全水解，用滤纸过滤杂质，得到澄清透明的溶胶；
[0008]称取一定质量的锌盐并加入水中，在60℃
‑
80℃条件下搅拌至均匀分散；最后将含锌盐的溶胶溶液缓慢加入含铝盐的溶胶中，持续搅拌直至形成均匀混合的溶胶；
[0009]将上述混合溶胶和一定量催化剂按不同比例在常温下混合，搅拌使其混合均匀，再置于60℃
‑
80℃水浴老化至适宜粘度，得到透明的可纺性溶胶，然后纺制得到表面负载有氧化锌晶核点的连续α
‑
A12O3纤维；
[0010]S2、连续氧化铝纤维表面氧化锌纳米棒的生长方法
[0011]将铵盐与锌盐以及去离子水按一定比例混合，在室温条件下持续搅拌12
‑
24h配制所需棒状纳米氧化锌阵列生长液；
[0012]将氧化铝连续纤维送入反应装置中，在65
‑
100℃温度条件下保持6
‑
10h，冷却至室温后静置10h，待表面棒状纳米氧化锌阵列生长完全后，将氧化铝连续纤维通过水槽反复洗涤数次以去除多余的溶剂和其他杂质，最后将氧化铝纤维通入烘箱中，在45
‑
75℃温度条件下干燥20
‑
60min后即得到表面生长有氧化锌纳米棒阵列的高效抗菌光催化连续氧化铝纤维。
[0013]优选地，在步骤S1中，铝盐为氯化铝、硝酸铝、醋酸铝或异丙醇铝中的一种或者任意几种混合；锌盐为氯化锌、碳酸锌、乙酸锌、醋酸锌或硝酸锌中的一种或者任意几种混合；铵盐为六甲基磷酞三胺、己二胺、乙二胺、十六烷基三甲基溴化铵、四甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵中的一种或者任意几种混合。
[0014]优选地，在步骤S1中，锌盐的掺杂比为2～10wt％。
[0015]优选地，由步骤S1制备得到的连续α
‑
A12O3纤维的纤维直径为1～10μm，纤维相组成为α
‑
Al2O3、γ
‑
Al2O3，纤维元素组成是Al、O、Zn。
[0016]优选地，在步骤S2中，在连续氧化铝纤维的表面均匀分布着氧化锌晶核，氧化锌晶核直径5～250nm，氧化锌晶核在连续氧化铝纤维表面分布比例为30～80个/μm2。
[0017]通过采用上述技术方案：氧化铝连续纤维以铝盐为铝源，掺杂一定量的锌盐，通过溶胶凝胶法制备得到。高效抗菌光催化功能由连续氧化铝纤维表面的氧化锌纳米棒阵列贡献，通过掺杂锌盐溶胶凝胶法制备氧化铝连续纤维的过程中，在连续氧化铝纤维表面构筑形核点，随后通过水热法在其表面生长后制得表面带有氧化锌纳米棒阵列的连续氧化铝纤维。这一设计的优点在于：制备过程连续化，纳米氧化锌以纳米棒状存在于结构中，耐久性强；并且氧化铝/氧化锌的复合使材料具有芯壳结构，氧化锌纳米棒针阵列在表面如同壳层，这种复合结构可以将氧和水转化为氧自由由基和过氧化氢，增强表面氧化锌的抗菌效果，并且在水污染净化等方面也有优异的表现，同时由于连续氧化铝纤维本身耐高温的特性，在进行气体或者液体过滤后，可以通过高温处理来去除表面污染物，达到绿色再生、循环使用的目的。
[0018]优选地，在步骤S2中，氧化锌纳米棒的直径为100～500nm，氧化锌纳米棒的长度为300～1500nm。
[0019]通过采用上述技术方案：这里氧化锌纳米棒阵列通过简单的一步水热法制备得到，连续氧化铝纤维表面棒状氧化锌阵列的生长使该氧化铝长丝对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌以及真菌都有优异抗生效果，并且氧化铝/氧化锌复合构成的芯壳结构可以将氧和水转化为氧自由基和过氧化氢，增强表面氧化锌的抗菌效果，在水污染光催化净化和环境抗菌方面都有优异的表现。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]1、本专利技术制备过程连续化，便于大规模生产；其中，纳米氧化锌以纳米棒状存在于结构中，耐久性强；并且氧化铝/氧化锌的复合使材料具有芯壳结构，氧化锌纳米棒针阵列在表面如同壳层，这种复合结构可以将氧和水转化为氧自由由基和过氧化氢，增强表面氧化锌的抗菌效果，并且在水污染净化等方面也有优异的表现。
[0022]2、本专利技术由于连续氧化铝纤维本身耐高温的特性，在进行气体或者液体过滤后，可以通过高温处理来去除表面污染物，达到绿色再生、循环使用的目的。
附图说明
[0023]图1为本专利技术中氧化铝连续纤维的轴向图；
[0024]图2为本专利技术中氧化铝连续纤维的经向图；
[0025]图3为本专利技术中氧化铝连续纤维经过水热法生长后的纤维轴向图；
[0026]图4为本专利技术中氧化铝连续纤维经过水热法生长后的纤维经向图。
[0027]图中：1氧化铝连续纤维、2氧化锌晶核点、3氧化锌纳米棒。
具体实施方式
[0028]下面结合附图将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本专利技术的优点和特征，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚的界定。本专利技术所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]实施例1：
[0030]一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法，由连续氧化铝纤维和表面生长氧化锌纳米棒3阵列构成，具体步骤如下：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效抗菌光催化的连续氧化铝纤维的制备方法，由连续氧化铝纤维和表面生长氧化锌纳米棒阵列构成，其特征在于，具体步骤如下：S1、连续氧化铝纤维的制备方法以铝盐和金属醇铝为铝源，铝源与水的物质的量比为1:10
‑
1:30，铝盐与金属醇铝的物质的量比为1:0.5
‑
1:3；将铝盐溶解于水中，在60℃
‑
80℃回流搅拌条件下加入AIP，反应8
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24h左右，AIP完全水解，用滤纸过滤杂质，得到澄清透明的溶胶；称取一定质量的锌盐并加入水中，在60℃
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80℃条件下搅拌至均匀分散；最后将含锌盐的溶胶溶液缓慢加入含铝盐的溶胶中，持续搅拌直至形成均匀混合的溶胶；将上述混合溶胶和一定量催化剂按不同比例在常温下混合，搅拌使其混合均匀，再置于60℃
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80℃水浴老化至适宜粘度，得到透明的可纺性溶胶，然后纺制得到表面负载有氧化锌晶核点的连续α
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A12O3纤维；S2、连续氧化铝纤维表面氧化锌纳米棒的生长方法将铵盐与锌盐以及去离子水按一定比例混合，在室温条件下持续搅拌12
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24h配制所需棒状纳米氧化锌阵列生长液；将氧化铝连续纤维送入反应装置中，在65
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100℃温度条件下保持6
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10h，反应装置冷却至室温后静置10h，待表面棒状纳米氧化锌阵列生长完全后，将氧化铝连续纤维通过水槽反复洗涤数次以去除多余的溶剂和其他杂质，最后将氧化铝纤维通入烘箱中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蓉，汤丰丞，钱影，张俊雄，戴家木，季涛，马小民，张伟，
申请(专利权)人：国装新材料技术江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：