[发明专利]一种高光催化活性纳米二氧化钛涤纶纤维改性的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能纺织材料技术领域，涉及一种涤纶纤维改性的方法，具体涉及一种高光催化活性纳米二氧化钛涤纶纤维改性的方法。

背景技术

纳米二氧化钛是近年来发展较快的一种附加值很高的功能精细无机纳米材料，具有粒径小，比表面积大，表面活性高，热导性好，良好的耐气侯性和耐化学腐蚀等优点，其独特的紫外线屏蔽能力，光催化活性以及颜色效应使它一经面世而倍受青睐，广泛应用于抗菌、废水处理、催化和汽车工业等领域。锐钛矿相纳米二氧化钛作为光催化剂应用于降解污水时，具有无毒，稳定性高，制备成本低，无二次污染和适用污染物广等优点，一直深受人们的关注。但是锐钛矿相纳米二氧化钛的电子—空穴对的分离效率低，光谱响应范围窄，容易流失，后续分离和回收比较困难，限制了其光催化技术的实际应用。因此制备负载型的光催化剂，或者扩大光催化剂的光谱响应宽度就成为当前研究的方向，这样不仅可以避免光催化剂需要过滤、易悬浮的缺点，而且还增大了光催化效率。

采用吸收可见光的半导体、染料表面敏化、还原处理和元素掺杂等方法，可以减小二氧化钛的禁带宽度，扩大光谱响应范围，其中适当掺杂其它元素是提高二氧化钛光催化活性的有效手段。根据掺杂剂的性质一般分为过渡金属/贵金属掺杂和非金属掺杂。过渡金属掺杂尤其以铁掺杂研究较多，铁掺杂不仅可以使二氧化钛吸收带边发生红移，并且Fe³⁺的半径0.605nm和Ti⁴⁺的半径0.645nm很接近，容易掺进二氧化钛的晶格。同时Fe³⁺/Fe²⁺能级靠近二氧化钛导带，Fe³⁺/Fe⁴⁺能级靠近二氧化钛价带，因此Fe³⁺既能作为电子捕获中心，也能作为空穴的捕获中心，从而抑制电子—空穴对的复合，提高二氧化钛的光催化活性。

制备纳米二氧化钛光催化剂的方法很多，如热水解法，溶胶—凝胶法，模板法，化学沉淀法，热氧化和乳液法等，其中水热法是一种简单、有效的合成方法。该方法生成的二氧化钛具有理想的尺寸和形貌，成分单一，结晶度高，减少了颗粒的团聚，粒径分布范围窄，纯度高，以及粒子结构可控性好等优点。随着纳米二氧化钛光催化技术地不断发展，二氧化钛负载型光催化剂的基体材料包括玻璃、沙子、高分子聚合物、玻璃纤维、沸石、活性炭和多孔硅胶等。而目前采用水热法，使用硫酸钛、尿素和金属盐对涤纶纤维负载金属离子掺杂纳米二氧化钛的研究还没有。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高光催化活性纳米二氧化钛涤纶纤维改性的方法，实现了直接在涤纶纤维表面负载金属离子并掺杂锐钛矿相纳米二氧化钛薄膜，改性后的涤纶纤维不仅具有良好的光催化效率、扩大了光谱响应范围，而且改善了涤纶纤维的自清洁的能力。

本发明所采用的技术方案是，一种高光催化活性纳米二氧化钛涤纶纤维改性的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将涤纶纤维浸泡于氢氧化钠溶液中进行刻蚀，再将刻蚀后的涤纶纤维进行清洗和烘干；

步骤2、配置改性溶液，并利用改性溶液对刻蚀处理后的涤纶纤维进行改性处理；

步骤3、将改性后的涤纶纤维进行清洗和烘干。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：

1）称取涤纶纤维和氢氧化钠，涤纶纤维与氢氧化钠的质量比为1：3～6；

2）将1）中称取的氢氧化钠倒入去离子水中，使氢氧化钠充分溶解于去离子水中配置成质量体积百分比浓度为5g/L～20g/L的氢氧化钠溶液；

3）将1）中称取的涤纶纤维投入2）中配置好的氢氧化钠溶液中，于90℃~100℃条件下，使涤纶纤维在氢氧化钠溶液刻蚀处理20min～40min；

4）将3）中刻蚀处理的涤纶织物取出，放入50℃~70℃的无水乙醇溶液中，用超声振荡清洗15min～30min，再用去离子水反复清洗，将清洗后的涤纶织物放置于70℃~90℃条件下烘干。

步骤1中所使用的超声波频率为40KHz，功率为100W。

步骤2具体按照以下步骤实施：

1）称取步骤1刻蚀处理后的涤纶纤维，称取硫酸钛，刻蚀处理后的涤纶纤维与硫酸钛的质量比为1：3～6，称取尿素，硫酸钛与尿素的质量比为2～3：1～5，按照硫酸钛质量的5%～10%称取金属盐；

2）称取去离子水，将1）中称取的硫酸钛溶解于去离子水中，硫酸钛与去离子水的质量比1：4～8；