本发明专利技术涉及一种聚偏氟乙烯/二氧化钛复合纳米纤维膜的制备方法。本发明专利技术采用的是溶胶凝胶、静电纺丝和溶胶热法相结合的制备方法。所得到的聚偏氟乙烯/二氧化钛复合纳米纤维膜具较大比表面积，光催化活性高及有可塑性强。这不但克服了二氧化钛粉末在回收过程的困难，同时也给予一个柔软的基体，对典型的二氧化钛生长在钛板或导电玻璃更是另一种突破。本发明专利技术利用静电纺丝法得到的聚偏氟乙烯/二氧化钛复合亚纳米纤维膜为二氧化钛颗粒生长的基体，每根纳米纤维有分散均匀的二氧化钛前驱体。然后再通过溶剂热法一段时间，二氧化钛颗粒均匀地分布在每根纳米纤维丝上生长。本发明专利技术工艺过程简单,质量可靠,可重复性高。制得的PVDF/TiO2复合亚微米纤维膜可广泛用于光催化和过滤领域，具有很好的市场前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机薄膜材料
，涉及一种聚偏氟乙烯/ 二氧化钛复合纳米纤维的制备。
技术介绍
复合材料作为一种新型材料不仅能够提高材料的各方面性能，还能赋予聚合物复 合材料新的功能，使新材料具有更广阔的应用空间。聚偏氟乙烯(PVDF)是偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物。除了具有良好的的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐候性(长期使用温度-70°C -150°C，长期紫外光200nm-400nm照射下基本不改变其性能)、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟塑料中产量为第二大产品，全球年产量超过4. 3万吨。其主要应用集中在石油化工、电子电器和氟碳涂料三大领域。二氧化钛是迄今为止最有应用潜力的无机质光催化剂，纳米二氧化钛因其具有特殊的表面效应、小尺寸效应和久保效应等，可以有效应用于液相中有机污染物的处理、降解大气中的有机污染物、除菌、降解水面石油污染物、去除空气中氮氧化物和除臭等。近年来由于二氧化钛的无毒性质和廉价也在二氧化碳光催化还原上受到热烈的欢迎。目前，主要制备方法有化学沉淀法、溶胶一凝胶法、微乳液、气相反应法等。如高基伟等利用sol-gel工艺，采用钛酸丁酯-无水乙醇-盐酸体系材料，制备出具有良好光催化性能得氧化钛晶体溶胶；F. -D. Duminica等利用AP-MOCVD法，在温度小于420°C，在不锈钢和硅(110)基板上沉积上具有光催化性能和亲水性的TiO2薄膜(F.-D. Duminica, F. Maury andR. Hausbrand. Growth of Ti02thin films by AP-MOCVD on stainless steel substratesfor photocatalytic applications. Surface and Coatings Technology. Surf. Coat.Technol. (2007)，doi :10. 1016/ j. surf coat. 2007. 04. 011) 0二氧化碳还原一般在二氧化钛半导体上由于宽禁带性质导致其转换效率是非常低，常规的解决方法是在半导体上进行各种金属或非金属物质掺杂或沉积以改变二氧化钛原始的宽禁带性质。通过减小禁带宽度或设一个电荷传输中心有利于分离光声载流子所产生的电子空穴对来增强二氧化钛在二氧化碳还原的性能。由于纳米二氧化钛颗粒易团聚，不少文献报道利用导电玻璃如FTO或钛板作为二氧化钛纳米结构生长的基板[5，9]。这些基板材料具有较低的柔软性和较大的重量，因此局限了实际应用也增加了运输成本。PVDF纳米纤维膜不仅具有较大的比表面积也有非常好的柔软性，轻而且能大规模的生产。虽然PVDF拥有很低的热电系数(0. 24X1 (T8PtCouI/cm2°C )但其介电常数只有13因此输出功率相对的大。在阳光在照射下热能导致PVDF材料晶相位移形成电荷，正负离子个别分离形成了一个自建电场，然后结合半导体的复合(二氧化钛)使电子-空穴对分离。自建电场分离了电子-空穴对有助于降低电子-空穴对的复合几率，增长了电子的寿命。这些被激活的电子在每根PVDF纤维表面上再进行还原二氧化碳分子成燃气如甲烷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有高光催化活性的聚偏氟乙烯/ 二氧化钛(PVDF/Ti02)复合纳米纤维的制备方法。一种聚偏氟乙烯/ 二氧化钛复合纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤I)将2 2. Sg聚偏氟乙烯溶于总体积为20ml的N-N 二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中，再加入5g钛酸丁酯进行磁力搅拌，其中钛酸丁酯与N-N 二甲基甲酰胺质量比为7 3，搅拌24小时成均一前驱体溶液。所述的N-N 二甲基甲酰胺与丙酮体积比为7 3。2)利用静电纺丝装置，将前驱体溶液制成聚偏氟乙烯/钛酸丁酯复合纳米纤维 膜。3)干燥后将聚偏氟乙烯/钛酸丁酯复合纳米纤维膜从铝箔纸撕下再进行溶剂热处理，使二氧化钛生长，形成聚偏氟乙烯/ 二氧化钛复合纳米纤维膜。所述的静电纺丝装置的电源电压为18 20kV，喷丝头与接收基板的距离为10 15cm，供料速度为O. 5 O. 7ml/h。本专利技术制备过程中，通过改变钛酸丁酯的质量百分数，可以改变PVDF/Ti02复合纳米纤维膜的光催化性能。本专利技术的有益效果在于I.本专利技术利用静电纺丝法制备的PVDF/Ti02纳米纤维膜，得到电纺丝直径在50 150nm。由于电纺丝形成的纤维膜比表面积较大，从而大大提高其光催化活性。2.本专利技术制得的PVDF/Ti02复合纳米纤维膜，由于结合了具有可塑性强，以及耐高温等优点的聚偏氟乙烯，这就克服了纯二氧化钛纳米纤维脆性高，易断裂的缺陷。3.本专利技术工艺过程简单，质量可靠，可重复性高。制得的PVDF/Ti02复合亚微米纤维膜可广泛用于光催化和过滤领域，从而使之具有很好的市场前景。附图说明图1-1为2. Og的PVDF溶胶加入5ml的钛酸四丁酯电纺制得的纳米纤维在未溶剂热处理扫描电图，其平均纤维直径为75. 57nm ；图1-2为2. 2g的PVDF溶胶加入5ml的钛酸四丁酯电纺制得的纳米纤维在未溶剂热处理扫描电镜图，其平均纤维直径为155. 30nm ；图1-3为2. 4g的PVDF溶胶加入5ml的钛酸四丁酯电纺制得的纳米纤维在未溶剂热处理扫描电镜图，其平均纤维直径为130. 59nm ；图1-4为2. 6g的PVDF溶胶加入5ml的钛酸四丁酯电纺制得的纳米纤维在未溶剂热处理扫描电镜图，其平均纤维直径为154. 25nm ；图1-5为2. 6g的PVDF溶胶加入5ml的钛酸四丁酯电纺制得的纳米纤维在未溶剂热处理扫描电镜图，其平均纤维直径为138. 94nm。图2-1为2gPVDF/Ti02纳米纤维在溶剂热处理6小时后扫描电镜图；图2-2为2gPVDF/Ti02纳米纤维在溶剂热处理9小时后扫描电镜图；图2-3为2gPVDF/Ti02纳米纤维在溶剂热处理12小时后扫描电镜图；图2-4为2gPVDF/Ti02纳米纤维在溶剂热处理15小时后扫描电镜图。图3为PVDF/Ti02复合纳米纤维光吸收图。具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实例II)将2g聚偏氟乙烯溶于总体积为20ml的N_N 二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中，再加入5g钛酸丁酯进行磁力搅拌，其中钛酸丁酯与N-N 二甲基甲酰胺质量比为7 3，搅拌24小时成均一前驱体溶液。所述的N-N 二甲基甲酰胺与丙酮体积比为7 3。2)制得的均一溶液具有一定黏度的前驱体溶液(PVDF-Ti(OC4H9)4)装入静电纺丝 装置的塑料注射器中。3)调整静电纺丝参数如下电源电压20kV，接收基板与喷丝头之间的距离12cm，供料速度O. 6ml/h，得到聚偏氟乙烯/钛酸丁酯复合纳米纤维膜。(见图1-1)4)将通过静电纺丝法制备得到的复合纤维膜在80°C干燥后，再对该复合膜进行溶剂热处理90°C保温6h (见图2-l)、9h (见图2-2)、12h (见图2-3)和15h (见图2-4)，使氧化钛形成颗粒。形成聚偏氟乙烯/二氧化钛复合纳米纤维膜。PVDF-TiO2纳米纤维的光吸收检测方法如下将PVDF/Ti02纳米纤维膜放入紫外可见光谱仪下进行光吸收本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯/ 二氧化钛复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤 1)将2 2.Sg聚偏氟乙烯溶于总体积为20ml的N-N 二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中，再加入5g钛酸丁酯进行磁力搅拌，其中钛酸丁酯与N-N二甲基甲酰胺质量比为7:3，搅拌24小时成均一前驱体溶液； 所述的N-N 二甲基甲酰胺与丙酮体积比为7:3 ; 2)利用静电纺丝装置，将前驱体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张溪文，陈芗昱，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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