[发明专利]一种银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料的制备方法和应用，所述方法包括以下步骤：以碳纸为载体，在碳纸上生长二氧化钛纳米纤维膜，得到二氧化钛纳米纤维膜材料；将乙二醇溶于水中得到乙二醇溶液，然后依次向所述乙二醇溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮‑K30、硼氢化钠和硝酸银，得到银溶胶；将所述二氧化钛纳米纤维膜材料浸渍于所述银溶胶中，得到银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料。本发明制备的银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料，对带正电荷的有机分子具有良好的过滤、光催化自清洁和表面增强拉曼散射检测功能。

技术领域

本发明涉及环境污染物的分离和分析检测领域，尤其涉及一种银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

当前，水域、大气、土壤和食品等各方面的污染已严重威胁着人类的生存健康。其中，有机污染物是最严重的污染源之一，如何富集、分离、检测和消除这些污染物是我们目前面临的一个重要课题。目前，对有机污染物，特别是有机小分子的分离一般采用柱层析法，但这种方法前期处理过程复杂，分析时间长，且要求操作者具有熟练的实验技能。因此，非常有必要发展新的材料和手段，实现对有机污染物小分子简单而高效的分离。

由纳米纤维组装而成的具有三维多孔结构的纳米纤维膜是一种新型的分离工具，可用于分离细菌、病毒、蛋白质和DNA，甚至是溶液中有机小分子。在纳米纤维膜中，纳米纤维相互穿插交织，可以把大的孔隙分解成三维互通的纳米孔道，而且纳米纤维膜的孔隙率极高(可高达70％)，这使其可在低工作压力下获得较大的分离速度。纳米纤维滤膜的这种独特网状结构可实现其对生物分子和有机小分子的高效分离。

目前，纳米纤维膜的制备主要采用先合成纳米纤维然后再加工成膜的方法。这种制备方法过程较复杂，不易获得较好的可重复性，而且所形成的纳米纤维膜中的孔道相对较大，难以实现对有机小分子有效拦截。另外，由于所合成的纳米纤维间结合力较弱，导致所制备的纳米纤维膜的机械强度很低，这些均限制了纳米纤维膜作为分离工具的实际应用。

综上所述，有必要提供一种新的纳米纤维膜材料及其制备方法。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料及其制备方法和应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将钛源加入反应容器中，边搅拌边加入无水乙醇，然后加入冰乙酸，室温下不断搅拌至反应液呈乳白色，得到二氧化钛溶胶；

S2.将所述碳纸浸渍于所述二氧化钛溶胶中，在碳纸表面吸附二氧化钛纳米颗粒，得到负载二氧化钛纳米颗粒的碳纸；

S3.将所述负载二氧化钛纳米颗粒的碳纸置于氢氧化钠溶液中进行水热反应，在碳纸表面生长二氧化钛纳米纤维并自组装成膜，得到二氧化钛纳米纤维膜材料；

S4.将乙二醇溶于水中得到乙二醇溶液，然后依次向所述乙二醇溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮-K30、硼氢化钠和硝酸银，得到银溶胶；

S5.将所述二氧化钛纳米纤维膜材料裁剪成一定的尺寸后浸渍于所述银溶胶中，在40℃下恒温静置5-12h，之后取出并用去离子水洗涤，得到银纳米颗粒修饰的二氧化钛纳米纤维膜材料。

优选地，所述钛源与所述无水乙醇的体积比为1:4-1:20，所述冰乙酸与所述钛源的体积比为1:50-1:250。

优选地，所述钛源为钛酸四丁酯、钛酸乙酯、钛酸异丙酯、四氯化钛中的任意一种。

进一步地，所述步骤S1之前还包括：