[发明专利]光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维、其制法与应用

权利要求书

1.一种光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维，其特征在于，包括纤维主体以及分散于所述纤维主体中的功能相；

所述纤维主体具有由碳纳米管互穿形成的互穿网络结构，所述互穿网络结构具有互穿孔隙且形成复式褶皱形态；

所述功能相包括光催化纳米颗粒，所述光催化纳米颗粒镶嵌于所述互穿孔隙中，并与所述纤维主体的褶皱结合形成多层结构。

2.根据权利要求1所述的光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维，其特征在于，所述碳纳米管的直径为5-15nm，长径比在1000∶1以上；

和/或，所述光催化纳米颗粒的粒径为20-150nm；

优选的，所述光催化纳米颗粒选自二氧化钛纳米颗粒，具有锐钛矿和金红石混合晶体结构。

3.根据权利要求2所述的光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维，其特征在于，所述光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维中二氧化钛纳米颗粒的质量分数为65-85％。

4.一种光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维的制备方法，其特征在于，包括：

提供碳纳米管前驱体以及浸渍液，所述碳纳米管前驱体为碳纳米管聚集形成的气凝胶状物，所述浸渍液包括分散剂以及分散在所述浸渍液中的光催化纳米颗粒；

使所述碳纳米管前驱体浸没于所述浸渍液中，获得湿态前体；

对所述湿态前体进行退火处理，获得光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管前驱体采用浮动催化化学气相沉积法制得；

和/或，所述分散剂包括甲醇、乙醇、乙腈、水中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述光催化纳米颗粒选自二氧化钛纳米颗粒，所述浸渍液的配制方法包括：

使钛酸酯与络合剂混合后进行络合反应，获得二氧化钛前驱体；

采用表面活性剂对所述二氧化钛前驱体进行表面改性处理；

使表面改性处理后的二氧化钛前驱体与酸催化剂配制为液相反应体系陈化10-48h后干燥获得粉末，使粉末在250-450℃下热处理l-3h获得二氧化钛纳米颗粒；

将所述二氧化钛纳米颗粒分散于所述分散剂中，获得所述分散液；

优选的，所述光催化纳米颗粒首先分散于有机分散剂中，然后再向有机分散剂中加入水。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯包括钛酸四丁酯、异丙醇钛中的任意一种或两种的组合；

和/或，所述络合剂包括冰醋酸、乙酰丙酮中的任意一种或两种的组合；

和/或，所述酸催化剂包括硝酸、硫酸中的任意一种或两种的组合。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为400-800℃，时间为1-3h；

优选的，所述退火处理在保护性气氛中进行；

优选的，使筒状的所述碳纳米管前驱体连续进入所述浸渍液中，并对形成的线型的湿态前体进行连续收卷。

9.权利要求1-3中任意一项所述的光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维在光催化氢气制备或光催化有机物降解领域中的应用。

10.一种有机物光催化降解方法，其特征在于，包括：

提供权利要求1-3中任意一项所述的光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维；

使所述光催化纳米颗粒内嵌碳纳米管复合纤维与待降解有机物以及氧气接触，构成降解反应体系，并对所述降解反应体系施加光照，对所述待降解有机物进行光催化降解。