【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玄武岩纤维领域，具体涉及一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料及其制备方法、应用。
技术介绍
1、玄武岩纤维是一种由天然玄武岩岩石通过高温熔融并拉制而成的高性能无机纤维材料。玄武岩是地球上广泛分布的火山岩，经过处理后可以生产出具有优异性能的纤维。玄武岩纤维与玻璃纤维类似，但其具有更好的机械强度、耐高温性、耐腐蚀性以及环境友好性。因此在纤维增强复合材料、高温过滤、吸声减噪等领域有着广泛的应用。然而，玄武岩纤维的力学性能在一些高强度和高模量的应用中，仍然有提升空间。
2、卤氧化铋(bismuth oxyhalide，biox，x＝cl,br,i)是一类以bi3+和卤素阴离子(cl-、br-、i-)构成的层状光催化材料，近年来在多个领域展现了广泛的应用潜力，特别是在环境治理、能源转化和传感器方面。将卤氧化铋负载在纤维上是近年来的研究热点。如何将具有光电性能的卤氧化铋纳米颗粒与玄武岩纤维相结合，获取具有光电功能特性的玄武岩纤维，是将玄武岩纤维引入环境治理、复合材料等应用的关键。
3、现阶段，一些学者使用水热法/溶剂热法和连续离子层吸附法将卤氧化铋负载在纤维上。但是，水热法/溶剂热法的高温高压环境会使得纤维力学性能降低，连续离子层法存在半导体与纤维结合力不强和制备过程繁琐且耗时等缺点，此外前驱体溶液中大量离子得不到有效利用。因此，如何通过改性提高卤氧化铋的可回收性，提升前驱体溶液中离子利用率，以及在表面生长卤氧化铋的同时增强纤维的力学性能成为一个重要的研究课题。
技术实现
1、因此，为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料及其制备方法、应用。通过水热法或溶剂热法在玄武岩纤维表面直接生长纳米粒径的卤氧化铋，并通过离子交换，提高了玄武岩纤维的力学性能，获得玄武岩纤维复合材料。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料及其制备方法、应用，包括：步骤一，采用水或低碳醇作为溶剂，分别配置含有bi3+的a溶液以及阳离子为k+、rb+或cs+且阴离子为卤素离子的b溶液，各自搅拌30～60min；a溶液的摩尔浓度范围是0.0857～0.2571mol/l，b溶液的摩尔浓度范围是0.0857～0.2571mol/l，所述低碳醇的含碳数不超过5；步骤二，将步骤一中得到的b溶液缓慢加入a溶液，再搅拌30～60min，获得前驱体溶液；步骤三，将已清洁处理的玄武岩纤维置于亲水性表面活性剂溶液中，在60～80℃下水浴回流4～8h进行亲水性改性，得到亲水性玄武岩纤维；步骤四，将所述前驱体溶液和所述亲水性玄武岩纤维一同置入高压反应釜中，在120～180℃下保温4～16h，制备得到表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料。
3、在其中一个实施例中，步骤一中所述低碳醇是乙醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的任意一种。
4、在其中一个实施例中，步骤一中所述a溶液是采用bi(no3)3·5h2o、bicl3或nabio3·2h2o配置而成的。
5、在其中一个实施例中，步骤一中所述b溶液是采用ki、kbr、kcl、rbi、rbbr、rbcl、csi、csbr或cscl配置而成的。
6、在其中一个实施例中，步骤二中所述a溶液和所述b溶液的比例范围是1:1～1:3。
7、在其中一个实施例中，步骤三中所述已清洁处理的玄武岩纤维是采用丙酮溶液和去离子水进行清洁处理得到的。
8、在其中一个实施例中，步骤四中所述高压反应釜内压力不小于0.1mpa。
9、在其中一个实施例中，步骤四中所述玄武岩纤维复合材料的抗拉强度提升5～90％，弹性模量提升5～80％。
10、一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料，所述表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料是采用上述的方法制备得到的。
11、一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料的应用，所述表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料用于进行光催化降解。
12、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过水热法或溶剂热法在玄武岩纤维表面直接生长纳米粒径的卤氧化铋，获得玄武岩纤维复合材料。且在卤氧化铋生长的过程中，前驱体溶液中的大半径k+(rb+或cs+)离子与玄武岩纤维中的较小半径na+离子在高温高压下发生离子交换，进一步使玄武岩纤维复合材料具有较高的力学性能，从而拓展玄武岩纤维在环境治理、复合材料等功能特性的应用。
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1.一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述低碳醇是乙醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述A溶液是采用Bi(NO3)3·5H2O、BiCl3或NaBiO3·2H2O配置而成的。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述B溶液是采用KI、KBr、KCl、RbI、RbBr、RbCl、CsI、CsBr或CsCl配置而成的。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中所述A溶液和所述B溶液的比例范围是1:1～1:3。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述已清洁处理的玄武岩纤维是将玄武岩纤维用丙酮溶液和去离子水进行清洁处理得到的。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤四中所述高压反应釜内压力不小于0.1MPa。
8.一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料，其特征在于，所述表面生长卤氧化铋的玄武岩纤
9.一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料的应用，其特征在于，将权利要求8所述的表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料用于进行光催化降解。
...【技术特征摘要】
1.一种表面生长卤氧化铋的玄武岩纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述低碳醇是乙醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述a溶液是采用bi(no3)3·5h2o、bicl3或nabio3·2h2o配置而成的。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤一中所述b溶液是采用ki、kbr、kcl、rbi、rbbr、rbcl、csi、csbr或cscl配置而成的。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤二中所述a溶液...
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳，曾令桃，李红超，杨春成，刘昶江，耿云迪，耿微，张翰坤，
申请(专利权)人：河北地质大学，
类型：发明
国别省市：
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