[发明专利]一种光催化降解复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种光催化降解复合材料的制备方法，由硅烷偶联剂、酞酸丁酯、无水乙醇、椰壳、苯酚、聚乙烯醇等原料制成，本发明以椰壳制备多孔碳纤维，经多次改性工艺处理，得到高机械强度、高吸附性的多孔碳纤维，能够有效的负载并分散二氧化钛光催化剂，提高接触面积，增加催化效率，且碳结构的稳定性保证了材料的长效使用，由此获得的活性碳纤维具备吸附与降解双重功能，同时制备成本低廉，方法简单，可以进行大量生产，针对各类封闭及半开放环境中的杀菌和环境净化具有显著作用。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，尤其涉及一种光催化降解复合材料的制备方法。

背景技术

近年来伴随着我国的工业发展，环境污染已经严重影响了人民的生活和身体健康，随着人类对生活环境要求的日益提高，除了对外界周围开放环境的质量要求较高外，还对其所生活和娱乐的封闭或半封闭环境质量也提出了较高的要求，此类封闭环境如酒吧、迪厅、K 歌房、汽车车厢等，由于人流量巨大、装修装饰材料及家具的污染，使得其中的细菌、真菌等含量偏高，对其的处理成为一个亟待解决的问题。

多孔碳纤维是一种新型的多孔纤维状吸附材料，因其独特的孔隙结构和形态而具有较一般多孔炭更大的比表面积、更高的孔容、更快的吸附速率和更强的再生能力。自从上世纪七十年代问世以来，就被广泛应用于空气净化、废气废水处理、军事防护、金属回收、电子器材等方面。目前，市场上的多孔碳纤维主要有聚丙烯腈基多孔碳纤维、沥青基多孔碳纤维、粘胶基多孔碳纤维和酚醛基多孔碳纤维等，不同碳纤维在碳化速度、产碳率、孔隙率以及碳化后的韧性均不一样。因此，需要结合传统碳纤维制备方法，通过优化改进工艺，提供孔径小、孔隙率高、纤维均一性好以及结合力强的多孔碳纤维。

碳纤维尽管具有较大的吸附能力及效果，但其自身不能消纳污染物，容易造成二次污染。光催化处理技术由于可以将有机污染物还原成无机物，且反应速度快，光的利用效率高及无二次污染等特性被广泛关注。其中，如何提高光催化材料对于环境污染的处理能力成为研究的热点。其中一种方法是将碳与光催化剂复合，利用碳的导电性，提高光催化剂的性能。

由于碳纤维的制备工艺包括碳化或石墨化，使得碳纤维表面的碳原子堆叠取向更一致，原子层间距更小，所以纤维表面表现为非极性和化学惰性，另外碳纤维表面有疏水、光滑、吸附性能低等缺点，导致碳纤维与其复合的材料间界面粘结性差。因此，需要对碳纤维表面进行改性，提高其与复合材料的界面粘结强度。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种光催化降解复合材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光催化降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硅烷偶联剂和80%乙醇溶液按质量比（0.5-1）：20混合搅拌均匀，得混合液A备用，将酞酸丁酯和无水乙醇按质量比1：（10-15）混合搅拌均匀，得混合液B备用；

（2）将纺丝液置于静电纺丝仪中，使用铝箔纸包裹接收器，使初纺纤维收集在铝箔纸上，纺丝过程工艺参数为正压15-16kV，负压1.5-2kV，推进速率0.04-0.05mm/min，接收速率30-32r/min，针头与接收器之间距离为15-18cm，环境温度30-40℃，纺丝完成后在室温下静置一天，得到初纺纤维，再将其置于烘箱中，升温至160-170℃固化60-70分钟，取出后再送入管式炉中，在氮气气氛下以5-10℃/min的升温速率从室温升至750-850℃，保温1-2小时，自然冷却后得到碳纤维备用；

（3）以步骤2所得碳纤维作为阳极，石墨为阴极，在质量分数为8-10%的磷酸铵电解质中，控制电流密度为0.3-0.35A/m²，阳极氧化处理1.5-2分钟，收集碳纤维用清水冲洗净，得到改性碳纤维备用；

（4）将步骤3所得改性碳纤维浸入步骤1所得混合液A中，浸润后收集并送入干燥箱中于65-85℃烘干备用；