[发明专利]一种长寿命复合光催化纳米纤维的制备方法

说明书

本发明公开一种长寿命复合光催化纳米纤维的制备方法，包括以下操作步骤：（1）将五氧化二钒、钛酸正丁酯加入至聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液中,并继续向其中加入枸橼酸、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚，制得前驱体溶液；（2）将前驱体溶液开启电源进行纺丝，煅烧处理，制得VO₂‑TiO₂混合纳米纤维；（3）将得到的VO₂‑TiO₂混合纳米纤维加入至混合稀土的水‑乙醇混合溶液中，调节pH值为11后，将混合物转移至内衬聚四氟乙烯反应釜中，置于烘箱中加热，清洗干净后，烘干处理，制得长寿命复合光催化纳米纤维。本发明制得的长寿命复合光催化纳米纤维，形貌规则，光催化活性高，使用寿命长，品质优异。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种长寿命复合光催化纳米纤维的制备方法。

背景技术

光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。光催化氧化技术在含油废水、印染废水、无机污染物质、造纸废水、难降解农药、室内空气中的VOCs、汽车尾气处理技术领域有着广泛的应用。

其中，TiO₂具有较高的光催化活性和稳定性及成本低、无毒等特点，因而成为目前最常用的光催化剂。但其禁带宽度(3.2eV)较大，因而仅能被太阳光中占能量2%-3%的紫外光所激发，产生光生电子和空穴，因此，它对太阳光能量利用效率较低。显然，这对于发展能利用太阳光进行环境处理和能量转换的光催化材料来说是不足的。尽管通过贵金属沉积、离子掺杂和半导体复合等手段可提高Ti0₂的光催化活性，但它在可见光下的光催化效率仍很低。同时，现有技术制得的复合光催化材料存在着物理稳定性较差的缺陷，导致其使用寿命较短。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种长寿命复合光催化纳米纤维的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种长寿命复合光催化纳米纤维的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）按重量份计，将10-17份五氧化二钒、32-36份钛酸正丁酯加入至180-200份的质量分数为20%的聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液中,并继续向其中加入1-3份枸橼酸、0.2-0.5份聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚，500r/min持续搅拌1.5-2.5小时后，制得前驱体溶液；

（2）将制备的前驱体溶液装入注射器中，注射器针头直径为0.5mm，开启电源进行纺丝，将纺丝得到的前驱体纤维进行煅烧处理，制得VO₂-TiO₂混合纳米纤维；

（3）将得到的VO₂-TiO₂混合纳米纤维加入至混合稀土的水-乙醇混合溶液中，并持续向其中加入氨水，调节混合液的pH值为11后，将混合物转移至内衬聚四氟乙烯反应釜中，置于烘箱中于180-200℃加热15-20h，取出反应釜，使其自然冷却至室温，将所得的混合纤维清洗干净后，烘干处理，制得长寿命复合光催化纳米纤维，其中每克VO₂-TiO₂混合纳米纤维需要10ml的混合稀土的水-乙醇混合溶液，混合稀土的水-乙醇混合溶液由以下重量份的组分制成：三氯化铕10-15份、氯化镝7-12份、无水四氯化锡24-28份、水600-700份、无水乙醇550-600份。

具体地，上述步骤（1）中，质量分数为20%的聚乙烯吡咯烷酮无水乙醇溶液采用以下方法制成：将聚乙烯吡咯烷酮加入至无水乙醇中，然后开启磁力搅拌，400r/min持续搅拌处理3小时。