[发明专利]一种氧化石墨烯改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其制备方法。本发明产品中，包括如下重量份数的原料：10‑15份氧化石墨烯，80‑200份聚丙烯腈纳米纤维，3‑5份纳米二氧化钛颗粒；所述纳米二氧化钛颗粒至少部分嵌入氧化石墨烯层间结构中；所述聚丙烯腈纳米纤维至少部分嵌入氧化石墨烯层间结构中。在制备时，先将将氧化石墨烯分散于聚丙烯腈溶液中；再将钛酸酯溶液滴加至分散有氧化石墨烯的聚丙烯腈溶液中，水解反应；最终静电纺丝成长纤和短纤。

技术领域

本发明涉及纳米纤维材料技术领域，具体是一种氧化石墨烯改性聚丙烯腈纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着社会与工业的快速发展，环境污染问题越来越严重，特别是来源于工业残余染料和各种各样持久性有机污染物对水资源的污染已引起人们的高度关注。近年来，研究者们发现了许多去除有机污染物的技术，如吸附、膜过滤、臭氧氧化和光催化降解等。其中，光催化降解是一种极具发展前景的技术，因为其可直接利用太阳能降解有机污染物。自1972年日本科学家Honda和Fuj ishima在光催化方面的开创性工作以来，大量半导体材料被研究和开发用于各种光催化领域；其中，由于二氧化钛价格低廉，化学稳定性好、无毒和光催化活性高等优点，已成为最常使用的光催化剂之一。

虽然纳米二氧化钛拥有很多优点，但是与处理过的水很难分离，对环境易造成二次污染，限制了其实际应用。为了解决分离问题，一些研究者将纳米二氧化钛固定在玻璃、活性炭、硅藻土和聚合物薄膜等多种基体上，最终将光催化氧化和膜过滤相结合，制备了光催化膜反应器。

静电纺丝是一种可以直接制备纳米纤维的技术，纳米纤维具有许多优异的特性，如良好的力学性能、大的比表面积等，因此被用于纳米颗粒催化剂的负载，提高催化剂的回收和利用率，同时其大的比表面积有利于对污染物分子的吸附，提高催化剂的光催化效率。

而聚丙烯腈具有良好的化学稳定性和热稳定性，被认为是光催化剂理想的载体材料。但由于纳米二氧化钛属于无机金属氧化物，与有机大分子聚丙烯腈之间界面相容性较差，因此，直接添加纳米二氧化钛到聚丙烯腈基体中时，二氧化钛容易发生团聚，并在长期使用过程中与基体发生相分离，导致产品的初期，并且伴随着使用寿命的延长，整体力学性能不佳，且光催化效果不佳，从而影响产品的使用寿命。因此，亟需开发一种可以将纳米二氧化钛良好分散于聚丙烯腈基体中的材料，来解决上述技术难题。

发明内容

本发明的一方面，在于提供一种氧化石墨烯改性聚丙烯腈纳米纤维膜，以解决现有技术中二氧化钛容易发生团聚，难以在聚丙烯腈基体中均匀分散的弊端。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氧化石墨烯改性聚丙烯腈纳米纤维膜，包括以下重量份数的原料组成：

10-15份氧化石墨烯，80-200份聚丙烯腈纳米纤维，3-5份纳米二氧化钛颗粒；

所述纳米二氧化钛颗粒至少部分嵌入氧化石墨烯层间结构中；

所述聚丙烯腈纳米纤维至少部分嵌入氧化石墨烯层间结构中。

本发明的另一方面，在于提供一种氧化石墨烯改性聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，具体制备步骤包括：

氧化石墨烯的分散：将氧化石墨烯分散于聚丙烯腈溶液中；

钛酸酯的水解：将钛酸酯溶液滴加至分散有氧化石墨烯的聚丙烯腈溶液中，水解反应；

静电纺丝成长纤和短纤。