本發(fā)明涉及光催化材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多孔光催化纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
光催化氧化是一種比較高效節(jié)能的降解污染物的方法，通過(guò)利用太陽(yáng)光，可以完全而有效地降解污染物。光催化材料是在光的照射下，利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化學(xué)反應(yīng)所需的能量來(lái)產(chǎn)生催化作用，使周圍的氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由負(fù)離子，自身不起變化卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的物質(zhì)。
光催化材料具有抗菌性、空氣凈化、除臭、防霉、防藻、防污自潔的作用，幾乎可分解所有對(duì)人體和環(huán)境有害的有機(jī)物質(zhì)及部分無(wú)機(jī)物質(zhì)。同時(shí)，光催化材料具有極高的安全性，甚至可作為食品藥品添加劑，經(jīng)過(guò)美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(fda)認(rèn)證，使用非常安全。同時(shí)，由于光催化材料僅提供了反應(yīng)的場(chǎng)所，它本身并不參與化學(xué)反應(yīng)，具有良好的持久性。
光催化纖維是光催化材料中的一種，現(xiàn)有技術(shù)一般采用現(xiàn)代復(fù)合技術(shù)將納米二氧化鈦與高分子材料實(shí)現(xiàn)完美結(jié)合，再通過(guò)熔融紡絲，納米二氧化鈦即可均勻分布纖維之中，實(shí)現(xiàn)了光觸媒技術(shù)在紡織品的應(yīng)用。但是，現(xiàn)有技術(shù)提供的光催化纖維卻普遍存在光催化降解效果差的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種多孔光催化纖維及其制備方法。本發(fā)明提供的制備方法制備的多孔光催化纖維的光催化降解性能優(yōu)異。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供了一種多孔光催化纖維的制備方法，包括以下步驟：
提供包括海組分與島組分的海島纖維；所述海組分為堿溶性聚酯；所述島組分包括堿溶性聚酯、非堿溶性聚酯和光催化劑；
去除所述海島纖維中的海組分和島組分中的堿溶性聚酯，得到多孔光催化纖維。
優(yōu)選的，所述海組分和島組分的質(zhì)量比為(20～50):(50～80)。
優(yōu)選的，所述島組分中光催化劑的質(zhì)量與堿溶性聚酯和非堿溶性聚酯的質(zhì)量和之比為(1～30):(70～99)。
優(yōu)選的，所述島組分中堿溶性聚酯和非堿溶性聚酯的質(zhì)量比為(2～30):(70～98)。
優(yōu)選的，所述非堿溶性聚酯包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚酯彈性體和聚乙交酯中的一種或幾種物質(zhì)的混合物或幾種物質(zhì)的共聚物。
優(yōu)選的，所述光催化劑包括0～10質(zhì)量份的金屬酞菁、0～100質(zhì)量份的二氧化鈦和0～100質(zhì)量份的石墨相氮化碳，所述二氧化鈦和石墨相氮化碳的質(zhì)量不同時(shí)為0。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備的多孔光催化纖維，所述多孔光催化纖維包括非堿溶性聚酯和光催化劑。
優(yōu)選的，所述光催化劑和非堿溶性聚酯的質(zhì)量比為(1～28):(72～99)。
優(yōu)選的，所述多孔光催化纖維的直徑為50～8000nm。
優(yōu)選的，所述多孔光催化纖維的孔徑為10～400nm。
本發(fā)明提供了一種多孔光催化纖維及其制備方法，包括以下步驟：提供包括海組分與島組分的海島纖維；所述海組分為堿溶性聚酯；所述島組分包括堿溶性聚酯、非堿溶性聚酯和光催化劑；去除所述海島纖維中的海組分和島組分中的堿溶性聚酯，得到多孔光催化纖維。本發(fā)明通過(guò)控制海島纖維的組分，一步即可制備得到包括光催化劑的多孔光催化纖維，由于孔結(jié)構(gòu)使得光催化劑更多的暴露在纖維外部，增大了纖維中的光催化劑和底物接觸的面積，因此提高了纖維的活性，進(jìn)而提高了多孔光催化纖維的催化降解性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的多孔光催化纖維對(duì)于亞甲基藍(lán)的去除率最高能夠達(dá)到92％，催化性能較無(wú)孔光催化纖維明顯提高。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的多孔光催化纖維和對(duì)比例1得到的無(wú)孔光催化纖維對(duì)羅丹明的分解效果對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種多孔光催化纖維的制備方法，包括以下步驟：
提供包括海組分與島組分的海島纖維；所述海組分為堿溶性聚酯；所述島組分包括堿溶性聚酯、非堿溶性聚酯和光催化劑；
去除所述海島纖維中的海組分和島組分中的堿溶性聚酯，得到多孔光催化纖維。
本發(fā)明提供包括海組分與島組分的海島纖維；所述海組分為堿溶性聚酯；所述島組分包括堿溶性聚酯、非堿溶性聚酯和光催化劑。在本發(fā)明中，所述海組分和島組分的質(zhì)量比優(yōu)選為(20～50):(50～80)，更優(yōu)選為(30～40):(60～70)，最優(yōu)選為(34～36):(64～66)。
在本發(fā)明中，所述島組分中光催化劑的質(zhì)量與堿溶性聚酯和非堿溶性聚酯的質(zhì)量和之比優(yōu)選為(1～30):(70～99)，更優(yōu)選為(5～25):(75～90)，最優(yōu)選為(10～20):(80～85)。在本發(fā)明中，所述島組分中堿溶性聚酯和非堿溶性聚酯的質(zhì)量比優(yōu)選為(2～30):(70～98)，更優(yōu)選為(5～25):(75～90)，最優(yōu)選為(10～20):(80～85)。
本發(fā)明對(duì)所述堿溶性聚酯的種類沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的用于制備海島纖維的堿溶性聚酯即可。在本發(fā)明中，所述堿溶性聚酯優(yōu)選為引入了聚乙二醇和1,3-間苯二甲酸乙二醇酯-5-磺酸鹽等單體的聚酯分子鏈，更優(yōu)選包括聚(對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸-5-磺酸鈉，乙二醇)共聚酯、聚(對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸-5-磺酸鈉，乙二醇，2-甲基-1,3-丙二醇)共聚酯、聚(對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸-5-磺酸鈉，乙二醇，1,3-丙二醇)共聚酯、聚(對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸-5-磺酸鈉，丁二醇)共聚酯或聚(對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸-5-磺酸鈉，己二醇)共聚酯。在本發(fā)明中，所述堿溶性聚酯的大分子的規(guī)整性被破壞，使其在熱稀堿水中易溶解。
在本發(fā)明中，所述非堿溶性聚酯優(yōu)選聚包括對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚酯彈性體和聚乙交酯中的一種或幾種物質(zhì)的混合物或幾種物質(zhì)的共聚物，更優(yōu)選為一種、兩種、三種、四種、五種、六種、七種或八種物質(zhì)的混合物或一種、兩種、三種、四種、五種、六種、七種或八種物質(zhì)的共聚物；更具體的，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的共聚物、聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的共聚物等。
本發(fā)明對(duì)所述非堿溶性聚酯的來(lái)源沒(méi)有特殊的要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售產(chǎn)品或按照本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段制備即可。
在本發(fā)明中，所述光催化劑優(yōu)選包括0～10質(zhì)量份的金屬酞菁、0～100質(zhì)量份的二氧化鈦和0～100質(zhì)量份的石墨相氮化碳，所述二氧化鈦和石墨相氮化碳的質(zhì)量不同時(shí)為0。
在本發(fā)明中，所述光催化劑優(yōu)選包含0～10質(zhì)量份的金屬酞菁，更優(yōu)選為0.2～8質(zhì)量份，最優(yōu)選為0.4～6質(zhì)量份。在本發(fā)明中，所述金屬酞菁優(yōu)選具有式1所示結(jié)構(gòu)：
在本發(fā)明所述式1中，所述m優(yōu)選為鋅、鐵、銅或鈷；r優(yōu)選為-h、-nh2、-cl、-f、-cooh、-no2、-nhcoch3、-nhso3h和-so3h中的任意一種。在本發(fā)明所述式1中，所述r的取代位點(diǎn)優(yōu)選為間位取代。
本發(fā)明對(duì)于所述具有式1所示結(jié)構(gòu)的金屬酞菁的來(lái)源沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的金屬酞菁市售商品或采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備得到的金屬酞菁產(chǎn)品即可。
在本發(fā)明中，所述光催化劑優(yōu)選包含0～100質(zhì)量份的二氧化鈦，更優(yōu)選為20～80質(zhì)量份，最優(yōu)選為40～60質(zhì)量份。在本發(fā)明中，所述二氧化鈦優(yōu)選為金紅石型和/或銳鈦型；所述二氧化鈦的粒徑優(yōu)選為50～800nm，更優(yōu)選為100～600nm，最優(yōu)選為200～500nm。本發(fā)明對(duì)所述二氧化鈦的來(lái)源沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售產(chǎn)品或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法制備即可。
在本發(fā)明中，所述光催化劑優(yōu)選包含0～100質(zhì)量份的石墨相氮化碳，更優(yōu)選為20～80質(zhì)量份，最優(yōu)選為40～60質(zhì)量份。本發(fā)明對(duì)所述石墨相氮化碳的來(lái)源沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的市售產(chǎn)品或按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備方法制備即可。
在本發(fā)明中，當(dāng)所述光催化劑中含有金屬酞菁時(shí)，所述光催化劑的制備方法優(yōu)選包含如下步驟：
(1)將石墨相氮化碳和/或二氧化鈦和非質(zhì)子有機(jī)溶劑混合，得到混合分散液；將具有式1所述結(jié)構(gòu)的金屬酞菁與非質(zhì)子有機(jī)溶劑混合，得到金屬酞菁溶液；
(2)將所述步驟(1)中混合分散液滴加到金屬酞菁溶液中，將得到的反應(yīng)液加熱進(jìn)行反應(yīng)，得到所述光催化劑。
本發(fā)明優(yōu)選將非質(zhì)子有機(jī)溶劑與石墨相氮化碳混合，得到石墨相氮化碳分散液。在本發(fā)明中，所述石墨相氮化碳分散液的濃度優(yōu)選為1～4mg/ml，更優(yōu)選為2～3mg/ml。本發(fā)明優(yōu)選將非質(zhì)子有機(jī)溶劑與二氧化鈦混合，得到二氧化鈦分散液。在本發(fā)明中，所述二氧化鈦分散液的濃度優(yōu)選為1～4mg/ml，更優(yōu)選為2～3mg/ml。
本發(fā)明對(duì)于所述與石墨相氮化碳和二氧化鈦混合的非質(zhì)子有機(jī)溶劑的種類沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的非質(zhì)子有機(jī)溶劑即可。在本發(fā)明中，所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑優(yōu)選包括二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
在本發(fā)明中，所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑與石墨相氮化碳或二氧化鈦的混合優(yōu)選在超聲條件下進(jìn)行。本發(fā)明對(duì)于所述超聲的操作沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的能夠?qū)⑹嗟蓟蚨趸伔稚⒃诜琴|(zhì)子有機(jī)溶劑中的超聲的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，制備所述石墨相氮化碳分散液時(shí)所需超聲的時(shí)間優(yōu)選為5～30h，更優(yōu)選為9～23h，最優(yōu)選為12～16h；制備所述石墨相氮化碳分散液時(shí)所需超聲的功率優(yōu)選為200～500w；制備所述二氧化鈦分散液時(shí)所需超聲的時(shí)間優(yōu)選為5～30h，更優(yōu)選為9～23h，最優(yōu)選為12～16h；制備所述二氧化鈦分散液時(shí)所需超聲的功率優(yōu)選為200～500w。
當(dāng)所述光催化劑包括石墨相氮化碳分散液或二氧化鈦分散液時(shí)，所述石墨相氮化碳分散液或二氧化鈦分散液即為混合分散液。當(dāng)所述光催化劑同時(shí)包括石墨相氮化碳和二氧化鈦時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選將所述石墨相氮化碳分散液和二氧化鈦分散液混合，得到混合分散液。
在本發(fā)明中，所述混合分散液中石墨相氮化碳分散液和二氧化鈦分散液的體積比按照石墨相氮化碳和二氧化鈦計(jì)。在本發(fā)明中，所述石墨相氮化碳分散液和二氧化鈦分散液的混合優(yōu)選在攪拌條件下進(jìn)行。本發(fā)明對(duì)于所述攪拌的操作沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的能夠?qū)⑹嗟挤稚⒁汉投趸伔稚⒁夯旌暇鶆虻臄嚢璧募夹g(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述攪拌的時(shí)間優(yōu)選為2～10h，更優(yōu)選為4～8h，最優(yōu)選為5～7h。
本發(fā)明優(yōu)選將具有式1所述結(jié)構(gòu)的金屬酞菁與非質(zhì)子有機(jī)溶劑混合，得到金屬酞菁溶液。在本發(fā)明中，所述金屬酞菁溶液的質(zhì)量濃度優(yōu)選為0.5～5％，更優(yōu)選為1～4％，最優(yōu)選為2～3％。本發(fā)明對(duì)于所述與具有式1所述結(jié)構(gòu)的金屬酞菁混合的非質(zhì)子有機(jī)溶劑的種類沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的非質(zhì)子有機(jī)溶劑即可。在本發(fā)明中，所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑優(yōu)選包括二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。
在本發(fā)明中，所述金屬酞菁與非質(zhì)子有機(jī)溶劑的混合優(yōu)選在超聲條件下進(jìn)行。本發(fā)明對(duì)于所述超聲的操作沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知能夠?qū)⒕哂惺?所述結(jié)構(gòu)的金屬酞菁分散在非質(zhì)子有機(jī)溶劑中的超聲的技術(shù)方案即可。在本發(fā)明中，所述超聲的時(shí)間優(yōu)選為5～30h，更優(yōu)選為9～23h，最優(yōu)選為12～16h；所述超聲的功率優(yōu)選為200～500w。
得到所述混合分散液和所述金屬酞菁溶液后，本發(fā)明將所述混合分散液滴加到金屬酞菁溶液中，將得到的反應(yīng)液加熱進(jìn)行反應(yīng)，得到光催化劑。在本發(fā)明中，所述滴加的速率優(yōu)選為50～150ml/h，更優(yōu)選為80～120ml/h，最優(yōu)選為95～105ml/h。在本發(fā)明中，所述加熱的溫度優(yōu)選為45～60℃，更優(yōu)選為50～55℃；所述反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為4～8h，更優(yōu)選為5～7h。
反應(yīng)完成后，本發(fā)明優(yōu)選將所述反應(yīng)后得到的物料進(jìn)行后處理，得到光催化劑。在本發(fā)明中，所述后處理優(yōu)選包括以下步驟：
將反應(yīng)后得到的物料依次進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、干燥，得到光催化劑。
本發(fā)明對(duì)于所述過(guò)濾的操作沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的過(guò)濾的技術(shù)方案即可。本發(fā)明優(yōu)選采用g6砂芯漏斗進(jìn)行所述過(guò)濾。
在本發(fā)明中，所述洗滌優(yōu)選依次用非質(zhì)子有機(jī)溶劑、堿溶液、酸溶液和水洗滌。本發(fā)明對(duì)于所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑的種類沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的非質(zhì)子有機(jī)溶劑即可。在本發(fā)明中，所述非質(zhì)子有機(jī)溶劑優(yōu)選包括二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮。在本發(fā)明中，用非質(zhì)子有機(jī)溶劑洗滌的次數(shù)優(yōu)選為2～5次。
本發(fā)明對(duì)于所述堿溶液沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的堿溶液即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中，具體采用氫氧化鈉溶液作為堿溶液。在本發(fā)明中，所述堿溶液的濃度優(yōu)選為0.1～0.3mol/l。在本發(fā)明中，用堿溶液洗滌的次數(shù)優(yōu)選為2～5次。
本發(fā)明對(duì)于所述酸溶液沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的酸溶液即可。在本發(fā)明的實(shí)施例中，具體采用硫酸溶液作為酸溶液。在本發(fā)明中，所述酸溶液的濃度優(yōu)選為0.1～0.3mol/l。在本發(fā)明中，用酸溶液洗滌的次數(shù)優(yōu)選為2～5次。
本發(fā)明對(duì)于所述水的種類沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的水即可。本發(fā)明優(yōu)選采用超純水。本發(fā)明對(duì)于用水洗滌的次數(shù)沒(méi)有特殊的限定，能夠?qū)⑺崛芤合礈旌蟮玫降漠a(chǎn)物洗滌至中性即可。
完成洗滌后，本發(fā)明將所述洗滌后得到的產(chǎn)物進(jìn)行干燥，得到光催化劑。本發(fā)明對(duì)于所述干燥沒(méi)有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的干燥的技術(shù)方案即可。本發(fā)明優(yōu)選采用冷凍干燥。在本發(fā)明中，所述冷凍干燥的溫度優(yōu)選為-60℃～-40℃，更優(yōu)選為-55℃～-45℃；所述冷凍干燥的時(shí)間優(yōu)選為16～24h，更優(yōu)選為18～22h。
當(dāng)所述光催化劑中不含有金屬酞菁時(shí)，本發(fā)明優(yōu)選直接將石墨相氮化碳與二氧化鈦按照比例要求進(jìn)行混合即可。
本發(fā)明對(duì)所述海島纖維的來(lái)源沒(méi)有特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的海島纖維的制備方法進(jìn)行制備即可，具體的可以為聚合物復(fù)合紡絲法或共混紡絲法。
得到海島纖維后，本發(fā)明去除所述海島纖維中的海組分和島組分中的堿溶性聚酯，得到多孔光催化纖維。本發(fā)明對(duì)所述去除海組分以及島組分中的堿溶性聚酯的具體實(shí)施方式?jīng)]有特殊要求，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法進(jìn)行即可。本發(fā)明優(yōu)選使用堿減量處理去除所述海組分以及島組分中的堿溶性聚酯。
在本發(fā)明中，所述堿減量處理過(guò)程中海島纖維和處理液的質(zhì)量比優(yōu)選為1:(30～50)，更優(yōu)選為1:(35～45)，最優(yōu)選為1:(38～43)。在本發(fā)明中，所述處理液優(yōu)選包含氫氧化鈉、促進(jìn)劑和水。在本發(fā)明中，所述氫氧化鈉在處理液中的濃度優(yōu)選為5～30g/l，更優(yōu)選為10～25g/l，最優(yōu)選為15～20g/l。
在本發(fā)明中，所述促進(jìn)劑優(yōu)選為十二烷基二甲基芐基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基二甲基羥乙基硝酸銨和n,n’-聚氧乙烯基烷基芐基氯化銨中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述促進(jìn)劑在處理液中的濃度優(yōu)選為0.2～2g/l，更優(yōu)選為0.5～1.5g/l，最優(yōu)選為0.8～1.2g/l。
在本發(fā)明中，所述堿減量處理的溫度優(yōu)選為60～100℃，更優(yōu)選為70～90℃，最優(yōu)選為75～85℃；所述堿減量處理的時(shí)間優(yōu)選為20～120min，更優(yōu)選為40～100min，最優(yōu)選為60～80min。
本發(fā)明優(yōu)選對(duì)堿減量處理得到的纖維進(jìn)行水洗。本發(fā)明對(duì)所述水洗沒(méi)有特殊要求，能夠?qū)⑺隼w維洗滌至中性即可。
所述水洗之后，本發(fā)明對(duì)所述水洗后的纖維進(jìn)行干燥，得到多孔光催化纖維。在本發(fā)明中，所述干燥的溫度優(yōu)選為60～100℃，更優(yōu)選為70～90℃，最優(yōu)選為75～85℃。
本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的多孔光催化纖維，所述多孔光催化纖維包括非堿溶性聚酯和光催化劑。
在本發(fā)明中，所述光催化劑和非堿溶性聚酯的質(zhì)量比優(yōu)選為(1～28):(72～99)，更優(yōu)選為(10～25):(80～95)，最優(yōu)選為(15～20):(85～90)。
在本發(fā)明中，所述多孔光催化纖維的直徑優(yōu)選為50～8000nm，更優(yōu)選為100～4000nm，最優(yōu)選為250～2000nm。
在本發(fā)明中，所述多孔光催化纖維的孔徑優(yōu)選為10～400nm，更優(yōu)選為50～300nm，最優(yōu)選為100～200nm。
本發(fā)明提供的制備方法通過(guò)控制海島纖維的組分，一步即可制備得到包括光催化劑的多孔光催化纖維，由于孔結(jié)構(gòu)使得光催化劑更多的暴露在纖維外部，增大了纖維中的光催化劑和底物接觸的面積，因此提高了纖維的活性，進(jìn)而提高了多孔光催化纖維的催化降解性能。
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的多孔光催化纖維及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，但是不能把它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
在本發(fā)明下述實(shí)施例中，如無(wú)特殊說(shuō)明，所述份數(shù)均為質(zhì)量份。
實(shí)施例1
稱取20份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和80份島組分進(jìn)行復(fù)合紡絲，得到海島纖維。所述島組分包含56份聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，16份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(占島組分的20％)，8份光催化劑(100％的tio2)。
然后稱取100份的海島纖維以1:50的浴比加入堿減量處理液中處理30min，所述堿減量處理液中氫氧化鈉的濃度為30g/l，促進(jìn)劑十二烷基二甲基芐基氯化銨的濃度為1g/l，水溫100℃。然后水洗至中性，置于120℃烘箱中平鋪烘干，即得到溶去海組分以及島組分中堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的多孔光催化纖維。稱其質(zhì)量，計(jì)算得其堿減量率約為33％。
對(duì)比例1
按照實(shí)施例1的制備方法制備海島纖維，島組分中不添加堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，得到無(wú)孔光催化纖維。
將實(shí)施例1得到的多孔光催化纖維和對(duì)比例1得到的無(wú)孔光催化纖維在模擬太陽(yáng)光下對(duì)亞甲基藍(lán)(濃度為2×10-5mol/l)進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的多孔光催化纖維和對(duì)比例1得到的無(wú)孔光催化纖維對(duì)羅丹明的分解效果對(duì)比圖。由圖1可知，實(shí)施例1提供的多孔光催化纖維對(duì)于亞甲基藍(lán)的去除率較高，最高可達(dá)92％，對(duì)比例1的無(wú)孔光催化纖維對(duì)于亞甲基藍(lán)的去除率僅僅為80％。
實(shí)施例2
稱取30份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和70份島組分進(jìn)行復(fù)合紡絲，得到海島超細(xì)多孔光催化纖維。所述島組分包含53份聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，7份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(占島組分的10％)，10份復(fù)合催化劑(80％的tio2和20％的g-c3n4)。
其中復(fù)合光催化劑的制備方法為，將石墨相氮化碳和二氧化鈦在n,n-二甲基甲酰胺中混合，得到混合分散液，置于超聲器中超聲10h。過(guò)后分別用n,n-二甲基甲酰胺、水洗3遍得到石墨相氮化碳和二氧化鈦的復(fù)合催化劑，置于冷凍干燥，得到粉末催化劑。
然后稱取100份的海島纖維以1:30的浴比加入堿減量處理液中處理60min，所述堿減量處理液中氫氧化鈉的濃度為10g/l，促進(jìn)劑十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0.4g/l，水溫90℃。然后水洗至中性，置于60℃烘箱中平鋪烘干，即得到溶去海組分以及島組分中堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的多孔光催化纖維。稱其質(zhì)量，計(jì)算得其堿減量率約為32％。
本發(fā)明按照實(shí)施例1的方式對(duì)本實(shí)施例得到的多孔光催化纖維進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，本實(shí)施例提供的多孔光催化纖維對(duì)于亞甲基藍(lán)的去除率為94％。
實(shí)施例3
稱取20份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和80份島組分進(jìn)行復(fù)合紡絲，得到海島超細(xì)多孔光催化纖維。所述島組分包含60份聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，8份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(占島組分的10％)，12份復(fù)合催化劑(70％的tio2、27％的g-c3n4和3％的鐵酞菁)。
其中復(fù)合光催化劑的制備方法為，將石墨相氮化碳和二氧化鈦在n,n-二甲基甲酰胺中混合，得到混合分散液，置于超聲器中超聲10h。將鐵酞菁溶解到n,n-二甲基甲酰胺中，得到金屬酞菁溶液。再將超聲得到的石墨相氮化碳和二氧化鈦的混合分散液滴加到金屬酞菁溶液中，將得到的反應(yīng)液加熱冷凝回流進(jìn)行反應(yīng)，得到所述復(fù)合光催化劑，分別用n,n-二甲基甲酰胺、水洗3遍得到石墨相氮化碳和二氧化鈦的復(fù)合催化劑，置于冷凍干燥，得到粉末催化劑。
然后稱取100份的海島纖維以1:40的浴比加入堿減量處理液中處理60min，所述堿減量處理液中氫氧化鈉的濃度為5g/l，促進(jìn)劑十八烷基二甲基羥乙基硝酸銨的濃度為2g/l，水溫60℃。然后水洗至中性，置于60℃烘箱中平鋪烘干，即得到溶去海組分的多孔光催化纖維。稱其質(zhì)量，計(jì)算得其堿減量率約為25％。
本發(fā)明按照實(shí)施例1的方式對(duì)本實(shí)施例得到的多孔光催化纖維進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，本實(shí)施例提供的多孔光催化纖維對(duì)于亞甲基藍(lán)的去除率為93％。
實(shí)施例4
稱取40份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和60份島組分進(jìn)行復(fù)合紡絲，得到海島超細(xì)多孔光催化纖維。所述島組分包含44份聚丁二酸丁二醇酯，12份堿溶性聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(占島組分的10％)，4份復(fù)合催化劑(80％的tio2、19％的g-c3n4和1％的四氨基鋅酞菁)。其中復(fù)合光催化劑的制備方法參見(jiàn)實(shí)施例3。
然后稱取100份的海島纖維以1:30的浴比加入堿減量處理液中處理60min，所述堿減量處理液中氫氧化鈉的濃度為20g/l，促進(jìn)劑n,n’-聚氧乙烯基烷基芐基氯化銨的濃度為0.5g/l，水溫80℃。然后水洗至中性，置于80℃烘箱中平鋪烘干，即得到溶去海組分的多孔光催化纖維。稱其質(zhì)量，計(jì)算得其堿減量率約為42％。
本發(fā)明按照實(shí)施例1的方式對(duì)本實(shí)施例得到的多孔光催化纖維進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，本實(shí)施例提供的多孔光催化纖維對(duì)于亞甲基藍(lán)的去除率為97％。
由以上實(shí)施例可知，本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單易控，通過(guò)控制海島纖維的組分，一步即可制備得到包括光催化劑的多孔光催化纖維，由于孔結(jié)構(gòu)使得光催化劑更多的暴露在纖維外部，增大了纖維中的光催化劑和底物接觸的面積，得到的多孔光催化纖維的催化降解性能較無(wú)孔光催化纖維明顯提高。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。