[发明专利]一种具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料及其制备方法，所述的过滤材料，由支撑层及附着在支撑层表面的纳米纤维过滤层，纳米纤维层均匀填充有光催化剂，制备方法包括以下步骤：1)纺丝液配制：将一定量的光催化剂均匀分散在溶剂中形成分散液，超声处理后加入高聚物形成稳定均一的静电纺丝溶液；2)静电纺丝，设置静电纺丝参数，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；3)采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对复合纳米纤维过滤材料表面进行微溶处理，即得最终具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料。本发明有效解决了现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞的问题，对甲醛、胺类和甲苯等都具有很好的光催化效率，同时具备卓越的过滤性能，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料，尤其涉及一种具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料的制备方法，属于光催化材料领域。

背景技术

甲醛是装修后的建筑室内空气中常见的污染物之一，由建筑材料排入空气中的甲醛逐年增加，另外室内吸烟也会释放出大量的甲醛等有害气体，室内的甲醛、苯、氨等污染已引起人们的极大关注。将光催化作用应用到过滤材料中，不仅可以有效防止外界环境中如PM2.5等细小颗粒物进入室内，而且可以分解室内甲醛等有机污染物。

专利“一种钛酸盐纳米片光催化膜材料及其制备方法和应用”(CN201410558556.2)将含钛酸盐纳米片的溶胶加入到培养皿中或装有微孔滤膜的过滤器中，在培养皿中进行溶剂蒸发，或者，在过滤器中减压条件下对钛酸盐纳米片进行抽滤，形成钛酸盐纳米片膜；专利“一种吸湿薄膜及其制备方法”(CN201210031897.5)提供一种吸湿薄膜，以无机纤维膜为聚合反应的支撑骨架，从而得到具有膜状的吸湿材料，无机纤维膜提高了吸湿薄膜的机械强度。专利“二氧化钛纳米纤维材料的制备方法”(CN201410314975.1)提供了一种二氧化钛纳米纤维材料的制备方法，该方法以钛酸正四丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)为原料，无水乙醇(EtOH)为溶剂，棉花纤维(CF)为模板，利用模板-溶剂热法(TASTM)制备而得，通过TG、XRD、SEM、TEM分析，制备的二氧化钛纳米纤维材料为具有棉花纤维微观形貌的锐钛矿型纳米材料。

上述专利中涉及到的材料虽具有光催化作用，但膜的强度不够高，制备工艺复杂，无法实现在空气过滤领域的应用。

发明内容

本发明的目的是：有效解决现有静电纺丝用针头/喷头出液端易堵塞的问题，对甲醛、胺类和甲苯都具有很好的光催化效率，同时具备卓越的过滤性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)纺丝液配制：将一定量的光催化剂均匀分散在溶剂中形成分散液，超声处理后加入高聚物形成稳定均一的静电纺丝溶液；

2)静电纺丝：设置静电纺丝参数，利用静电纺丝用组合式针头实现纺丝聚合物溶液在实心金属丝尖端进行拉伸出丝；

3)采用回收溶剂蒸汽以一定释放速率对复合纳米纤维过滤材料表面进行微溶处理，即得最终具有光催化功能的复合纳米纤维过滤材料。

优选地，所述溶剂为甲酸、四氢呋喃、水、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺，丙酮、氯仿、甲酚、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、甲苯、N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮中的一种，或两种及两种以上的混合物。

优选地，所述静电纺丝溶液的质量浓度分别为：

聚合物为尼龙6，聚合物溶液的质量浓度为4-10％；

聚合物为聚氨酯，聚合物溶液的质量浓度为6-18％；

聚合物为聚偏氟乙烯，聚合物溶液的质量浓度为18-25％；