[发明专利]一种光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，该方法首先将钛酸四丁酯制成淡黄色TiO₂透明溶胶，再将其添加到配制好的纤维素纤维溶液中，不断搅拌使其充分反应，至溶液透明，将混合液通过静电纺丝制得TiO₂/纤维素纤维基复合纳米纤维膜；再将TiO₂/纤维素纤维基复合纳米纤维膜经预氧化、炭化和活化过程，制备成具有高效吸附和催化性能的光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜；该方法包括以下步骤：

1)二氧化钛溶胶制备：将15～30份钛酸四丁酯和5～15份冰醋酸溶于50～80份无水乙醇中，磁力搅拌0.5～2h使之混合均匀，缓慢滴入80～95份无水乙醇和5～20份蒸馏水的混合溶液中，控制滴定管滴速，密封搅拌得到淡黄色TiO₂透明溶胶，静置陈化2～4h；

2)纤维素纤维溶液制备：在室温下将纤维素纤维溶解于相应的溶剂中，配制成体积质量分数(g/L)为1～20％的溶液，磁力搅拌至溶液透明；

3)纤维素纤维基复合纳米纤维膜制备：将步骤1)制得的二氧化钛溶液与步骤2)制得的纤维素纤维溶液按照溶质的质量比0.01∶1～0.5∶1进行混合，充分反应，搅拌至完全混合均匀且溶液透明，通过静电纺丝装置制得TiO₂/纤维素纤维基复合纳米纤维膜；

4)活性炭复合纳米纤维膜制备：将步骤3)制得的TiO₂/纤维素纤维基复合纳米纤维膜经预氧化、炭化和活化过程，制备成光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜。

2.根据权利要求1所述的一种光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，其特征是：所述纤维素纤维材料是天然纤维素纤维和再生纤维素纤维，天然纤维素纤维包括麻纤维、竹纤维、棉花；再生纤维素纤维包括粘胶纤维、Tencel纤维、Lyocell纤维、Modal纤维。

3.根据权利要求1所述的一种光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，其特征是：所述步骤2)纤维素纤维所用的溶剂是二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吗啉-N-氧化物、四乙基氯化铵溶液、硫氰酸铵溶液、三乙醇胺、氨水溶液、碱性水溶液中一种或几种混合溶剂体系。

4.根据权利要求3所述光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，其特征是：碱性水溶液是碱金属氢氧化物水溶液，具体为氢氧化钠、氢氧化钾。

5.根据权利要求1所述光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，其特征是：所述的静电纺丝装置由高电压发生器、注射泵以及纤维接收器组成；纺丝电压：10～30kV，挤出速率：0.05～2.0ML/h，接受距离：10～30cm。

6.根据权利要求1所述光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，其特征是：所述的预氧化温度控制在50～350℃；活化在5～20wt％的H₃PO₄溶液和5～20wt％的KOH溶液中进行；炭化在管式马弗炉中，惰性气体氛围中(如，N₂等)，温度控制400～600℃锻烧，以获得具有催化活性的TiO₂晶型。

7.根据权利要求6所述光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜的制备方法，其特征是：所述惰性气体是氮气、氩气。

8.根据权利要求1-7任一项所述方法制备的光催化纤维素纤维基活性炭纳米纤维复合膜。