[发明专利]一种磷酸银光催化剂在棉织物表面负载的方法

说明书

本发明设计了一种磷酸银光催化剂在棉织物表面负载的新方法。其特征在于该方法通过三个步骤将磷酸银牢固地负载于改性棉织物表面，其一是磷酸银的负载，在此过程中磷酸银的合成及其对改性棉织物的负载同步进行，使得磷酸银与纤维结合牢固。其二是溴化银的表面修饰，不仅有效抑制磷酸银的光腐蚀现象，而且对其在纤维表面的负载有所加强。其三是固定剂的后处理，这进一步加强了磷酸银与纤维的结合牢度。当所制备的磷酸银负载改性棉织物应用于染料废水净化处理时，在可见光下具有优良的光催化氧化活性及重复利用性。此外，该方法既利用了棉织物易于改性等特性，又克服了磷酸银粉体在应用过程中易团聚等不足，这推动了磷酸银光催化剂的工业化应用。

技术领域

本发明属于可见光催化材料技术领域，具体涉及一种磷酸银光催化剂在棉织物表面负载的新方法。

背景技术

磷酸银(Ag₃PO₄)是一种光催化性能极强的可见光光催化材料，因其直接带隙宽度为 2.43eV，间接带隙宽度为2.36eV，故能吸收波长小于530nm的太阳光，并且在400-800nm范围可见光区表观量子产率高达90％，具有可见光响应、光生电子-空穴对分离效率高和光催化活性极高等特性。Ag₃PO₄的价带边缘为2.85eV，远高于H₂O/O₂的氧化电势(1.23eV)，产生的空穴能够直接将吸附的H₂O分子氧化产生O₂，而Ag₃PO₄的导带边缘为0.45eV，高于 H⁺/H₂的还原电势，若无牺牲试剂存在，则捕获光生电子生成AgO。尽管Ag₃PO₄光催化剂以高活性著称，但是仍存在光腐蚀的问题，多采用溴化银进行表面修饰的办法加以解决。但是目前所制备的磷酸银基光催化剂在实际应用中主要以粉末的形态存在，而粉体在实际应用过程中存在易产生粉尘污染、不易回收等问题，此外，当体系中有液体流动时将会不可避免地造成材料的大量损失。因此，将磷酸银基光催化剂造粒成型、成膜、负载、甚至制成纤维等塑形过程是其进行工业化生产时必不可少的环节。目前多采用首先制备磷酸银粉末，然后将其做成水分散液再负载到棉织物表面[Ag₃PO₄/TiO₂负载功能织物的制备及其对有机污染物的降解[D].浙江理工大学，2018.]，这种方法至少存在如下缺点：(1)没有避免磷酸银粉尘污染；(2)所制备的磷酸银水分散液不稳定，难以适应工业化生产；(3)工艺路线过长，制备工艺繁杂；(4)负载于纤维表面的磷酸银粒子不稳定，易于从纤维表面脱落。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种磷酸银光催化剂在棉织物表面负载的新方法，其特征在于该方法由磷酸银的负载、溴化银的表面修饰、固定剂的后处理三个步骤组成。首先通过多元羧酸对棉织物进行改性在其表面引入羧基，然后将改性棉织物浸渍于硝酸银溶液中使带正电的银离子与带负电的羧基通过静电力结合，再将所得织物浸渍于磷酸氢二钠溶液中使其与硝酸银反应在纤维表面生成磷酸银，得到磷酸银负载改性棉织物。在此步骤中磷酸银催化剂的合成及其对改性棉织物的负载过程同步进行，不仅使得工艺简单易于操作，而且使磷酸银催化剂与纤维牢固结合不易脱落。然后通过溴化银的表面修饰和固定剂的后处理，不仅能够提高磷酸银的耐光腐蚀性，而且进一步加强磷酸银与纤维的结合牢度。所制备的磷酸银负载改性棉织物能够用于多种染料废水的净化处理，在可见光条件下具有优良的光催化氧化活性以及重复利用性，表现出广阔的应用前景。该方法既充分利用了棉织物成本低、来源广和易于改性等的优良性能，又克服了磷酸银粉体光催化剂在应用过程中易团聚且不易回收的缺点，这对于推动磷酸银光催化剂的工业化应用具有重要意义。

本发明解决所述负载方法技术问题的具体技术方案是提供一种磷酸银光催化剂在棉织物表面负载的新方法，其采用下述工艺：