[发明专利]一种制备层状四钛酸钾连续纳米纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机纤维制备技术领域，特别是一种制备层状四钛酸钾连续纳米纤维的方法。

背景技术

纳米纤维是指在材料的三维空间尺度上有两维处于纳米尺度的线状材料，通常径向尺度为纳米量级，而长度则较大。由于其形貌的不同，有纳米线、纳米丝、纳米棒、纳米管、纳米带以及纳米电缆等数种。由于纳米纤维的径向尺度小到纳米量级，显示出一系列特性，最突出的是比表面积大，从而其表面能和活性增大，进而产生小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，并因此表现出一系列化学、物理（热、光、声、电、磁等）方面的特异性。

四钛酸钾( K₂Ti₄O₉ ) 是一种具有一定化学活性和优异离子交换性能的层状无机材料，其晶体结构是以TiO₆八面体通过共棱和共角连接而成的稳定的连锁、开放式层状结构, 层间K⁺可以被其他离子交换出来，交换出来的K⁺ 数量不同，产物的成分、结构和性能不同。因此，K₂Ti₄O₉可用作阳离子吸附与交换材料、用作合成钛酸钡或钛酸锶纤维的前驱体、废水处理的离子交换剂以及无机化合物嵌入的主体材料等。另外，利用其特殊的层状构造，将稀土金属离子、过渡金属离子均匀掺杂到其内部；同时在层间，引入合适的半导体氧化物、硫化物，以制成具有一定光催化效果的复合纳米层状钙钛矿型氧化物材料，其原理是将有机物或无机污染物进行氧化还原反应，生成水、CO₂、盐等，从而净化空气或用于抗菌和污水处理等。

近年来，人们研究的重点是，采用比较常规的方法如溶胶-凝胶法、沉淀法、水热法、固相法等，合成K₂Ti₄O₉纤维，而这些方法合成出的产物一般长径比和比表面积相对都比较小，产物结晶度差、分散性不好，因此探索新的合成K₂Ti₄O₉纤维的方法很有必要。在现有技术中，有很多制备纳米纤维的方法，例如抽丝法、模板合成法、分相法以及自组装法等。此外，还有电弧蒸发法，激光高温烧灼法、化合物热解法。这三种方法都是在高温下使化合物(或单质)蒸发后，经热解(或直接冷凝)制得纳米纤维，从本质上来说，都属于化合物蒸汽沉积法。