本發(fā)明屬于環(huán)境凈化功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

在光照條件下，光催化材料可以吸收光子的能量，導(dǎo)致光催化材料產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化還原能力的空穴-電子對(duì)，進(jìn)而生成一系列氧化還原自由基，并引起環(huán)境中有機(jī)污染物的降解。光催化凈化技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于大氣和水污染治理，在許多特定的使用環(huán)境中具有獨(dú)特的應(yīng)用效果，并已逐漸被開發(fā)應(yīng)用于具體的環(huán)境污染治理過(guò)程。為了提高該技術(shù)的處理能力并應(yīng)用于實(shí)際的環(huán)境污染治理過(guò)程，目前主要的研究熱點(diǎn)是新型高效光催化材料的制備及與特定使用環(huán)境的適應(yīng)性，以期將之應(yīng)用于大規(guī)模的空氣和水污染治理過(guò)程。鈦酸鹽是當(dāng)前極有應(yīng)用潛力的一類新型光催化材料。鈦酸鉍材料在各類環(huán)境污染凈化過(guò)程具有令人滿意的性能，尤其是對(duì)可見光能的利用使其具有較低的使用成本。

在實(shí)際治理空氣和水中污染物的過(guò)程，為了充分利用陽(yáng)光的輻射，需要將光催化材料制成平面形狀。硬質(zhì)平面材料在使用中往往面臨鋪設(shè)和保管困難的缺點(diǎn)，同時(shí)制造大面積的硬質(zhì)平面材料也需要巨大的反應(yīng)設(shè)備。為了解決這個(gè)困難，可以使用軟性平面材料。軟性材料在大氣和水污染治理工藝過(guò)程中有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠快速高效地吸附和降解污染物，并且適用于各種形狀的反應(yīng)器。本發(fā)明公開了一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法，該材料在環(huán)境污染凈化領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力和使用價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法及其應(yīng)用，以軟性耐高溫的陶瓷纖維布為涂飾基質(zhì)，在陶瓷纖維布上生成純度高、分布均勻、與陶瓷纖維布結(jié)合強(qiáng)度大的鈦酸鉍晶狀薄膜，以實(shí)現(xiàn)其在環(huán)境污染凈化領(lǐng)域的應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法，包括以下步驟：

（1）將無(wú)水乙醇、十八胺、乙二醇混合均勻，再加入鈦酸四異丙酯、三正丁基異丙銨的25%乙醇溶液、穩(wěn)定劑op-8混合均勻，濃縮至體積剩余2/3~4/5，得到溶液a；

（2）將去離子水、硝酸鉍、十二烷基三甲基溴化銨、碳酸鈉混合均勻，得到溶液b；

（3）將溶液a加熱至55~65℃，加入溶液b，反應(yīng)20~40min得到透明狀鈦酸鉍溶膠；

（4）將陶瓷纖維布浸入透明狀鈦酸鉍溶膠中，取出后依次室溫凝固、加熱干燥，得到表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布；

（5）將表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布煅燒以成型固化，得到涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布。

進(jìn)一步地，所述步驟（1）中各成分按照重量份的配比為：無(wú)水乙醇165.7~181.5份、十八胺2.6~2.8份、乙二醇27.9~33.5份、鈦酸四異丙酯7.2~8.3份、三正丁基異丙銨的25%乙醇溶液2.6~2.7份、穩(wěn)定劑op-81.7~1.9份。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）中各成分按照重量份的配比為：去離子水21~25份、硝酸鉍3.1~3.3份、十二烷基三甲基溴化銨2.5~2.6份、碳酸鈉1.5~1.6份。

進(jìn)一步地，所述步驟（4）中陶瓷纖維布為mifso-1型陶瓷纖維布，纖維直徑為1~3μm。

進(jìn)一步地，所述步驟（4）中加熱干燥溫度為75~85℃，干燥時(shí)間為10~14h。

進(jìn)一步地，所述步驟（5）中煅燒條件為：煅燒溫度為720~930℃，煅燒時(shí)間為3~5h。

進(jìn)一步地，所述涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布中鈦酸鉍涂層的厚度為1~2μm。

另外，所述涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布在大氣治理和廢水處理中應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明通過(guò)精確控制原料成分形成鈦酸鉍溶膠，以及控制包覆及成型固化工藝，在陶瓷纖維布上生成純度高、分布均勻、與陶瓷纖維布結(jié)合強(qiáng)度大的鈦酸鉍晶狀薄膜，所采用的原材料成本低廉，容易獲得，而且操作簡(jiǎn)便，整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有用到昂貴的設(shè)備，對(duì)工業(yè)化應(yīng)用十分關(guān)鍵；

2、本發(fā)明獲得的涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布在大氣和水污染治理工藝過(guò)程中有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠快速高效地吸附和降解污染物，并且適用于各種形狀的反應(yīng)器。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

實(shí)施例1

一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法，包括以下步驟：

（1）將210ml無(wú)水乙醇、2.6g十八胺、25ml乙二醇混合均勻，再加入7.5ml鈦酸四異丙酯、2.7ml三正丁基異丙銨的25%乙醇溶液、1.7g穩(wěn)定劑op-8混合均勻，濃縮至體積剩余190ml，得到溶液a；

（2）將21ml去離子水、3.1g硝酸鉍、2.5g十二烷基三甲基溴化銨、1.5g碳酸鈉混合均勻，得到溶液b；

（3）將溶液a加熱至60℃，緩慢加入溶液b，反應(yīng)30min得到透明狀鈦酸鉍溶膠；

（4）將纖維直徑為2μm、邊長(zhǎng)為5cm的正方形mifso-1型陶瓷纖維布浸入透明狀鈦酸鉍溶膠中5min，取出后室溫凝固2h，于80℃干燥12h，得到表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布；

（5）將表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布于720℃煅燒5h以成型固化，得到涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布。

本實(shí)施例制備的涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布中鈦酸鉍涂層的厚度為2μm；將其應(yīng)用于遼寧某農(nóng)藥廠廢水處理，以高壓汞燈為光源，在光催化反應(yīng)器中反應(yīng)10h，最終處理結(jié)果為處理后的廢水符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)施例2

一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法，包括以下步驟：

（1）將220ml無(wú)水乙醇、2.7g十八胺、28ml乙二醇混合均勻，再加入8.1ml鈦酸四異丙酯、2.7ml三正丁基異丙銨的25%乙醇溶液、1.8g穩(wěn)定劑op-8混合均勻，濃縮至體積剩余190ml，得到溶液a；

（2）將23ml去離子水、3.2g硝酸鉍、2.5g十二烷基三甲基溴化銨、1.5g碳酸鈉混合均勻，得到溶液b；

（3）將溶液a加熱至65℃，緩慢加入溶液b，反應(yīng)20min得到透明狀鈦酸鉍溶膠；

（4）將纖維直徑為2μm、邊長(zhǎng)為5cm的正方形mifso-1型陶瓷纖維布浸入透明狀鈦酸鉍溶膠中5min，取出后室溫凝固2h，于80℃干燥12h，得到表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布；

（5）將表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布于820℃煅燒4h以成型固化，得到涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布。

本實(shí)施例制備的涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布中鈦酸鉍涂層的厚度為2μm；將其應(yīng)用于遼寧某屠宰污水處理，以高壓汞燈為光源，在光催化反應(yīng)器中反應(yīng)6h，最終處理結(jié)果為處理后的污水可重復(fù)利用于屠宰過(guò)程。

實(shí)施例3

一種涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布的制備方法，包括以下步驟：

（1）將230ml無(wú)水乙醇、2.8g十八胺、30ml乙二醇混合均勻，再加入8.6ml鈦酸四異丙酯、2.8ml三正丁基異丙銨的25%乙醇溶液、1.9g穩(wěn)定劑op-8混合均勻，濃縮至體積剩余200ml，得到溶液a；

（2）將25ml去離子水、3.3g硝酸鉍、2.6g十二烷基三甲基溴化銨、1.6g碳酸鈉混合均勻，得到溶液b；

（3）將溶液a加熱至60℃，緩慢加入溶液b，反應(yīng)30min得到透明狀鈦酸鉍溶膠；

（4）將纖維直徑為2μm、邊長(zhǎng)為5cm的正方形mifso-1型陶瓷纖維布浸入透明狀鈦酸鉍溶膠中5min，取出后室溫凝固2h，于80℃干燥12h，得到表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布；

（5）將表面包覆有鈦酸鉍溶膠的陶瓷纖維布于930℃煅燒3h以成型固化，得到涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布。

本實(shí)施例制備的涂飾鈦酸鉍的陶瓷纖維布中鈦酸鉍涂層的厚度為2μm；將其應(yīng)用于石化廢水處理，以氙燈為光源，在光催化反應(yīng)器中反應(yīng)12h，最終處理結(jié)果為處理后的廢水符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)落入本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。