[发明专利]稳定的金属氧化物纳米纤维，及其制造方法

说明书

本发明涉及可以由纳米纤维制造工艺制造的稳定的按照设计的金属氧化物纳米纤维和挠性的且稳定的纳米纤维膜。根据本发明的金属氧化物光催化剂纳米纤维具有二氧化钛和锌钨氧化物作为主要组成。纳米纤维的表面由贵金属纳米颗粒构成，并且能够在可见光、UV或太阳光下工作，所述的纳米颗粒以单层形式在锌钨氧化物纳米棒上修饰而成。所述的纳米级材料具有精细的孔隙率和高的表面积。本发明还可以克服WO₃纳米纤维的脆性和不稳定性的问题。

技术领域

本发明的化学涉及金属氧化物纳米纤维，和具有挠性、稳定性和制造能力的纳米纤维膜催化剂。

发明概述

本发明为贵金属修饰的二氧化钛和锌钨氧化物纳米纤维和纳米纤维膜的研发，其中所述的纳米纤维膜是挠性的、稳定的，能够容易地制造，并且在可见光、UV和太阳光下是活性的。所述的纳米纤维和纳米纤维膜在光催化剂组成、多功能性质、高强度和挠性方面不同于其他的纳米纤维和纳米纤维膜。所述的高表面积和孔隙率的纳米纤维可以通过溶液基处理由针基静电纺丝、纳米蜘蛛静电纺丝和增强/离心纺丝而制造。

背景技术

环境中由挥发性有机化合物(VOC)产生的空气传播的污染物主要是车辆中的发动机燃烧产生，因此，研发用于消除VOC的新技术在目前情况下是重要的主题。受到关注的VOC消除技术之一是光催化作用，其使用光作为活化能量源。通常，光催化反应需要光用于有机分子(适用于未指明的有机分解)的氧化还原反应。

光催化的反应可以在液相和气相中发生，因此该技术是极其多样的，并且具有广泛的应用。此外，该技术的需要优点支持工业规模生产的高潜力，例如自我清洁性质、廉价的材料和低的维护成本。然而，大部分的光催化材料需要高的活化能，其主要在UV光中可以发现，这是因为所述的催化剂具有可见光不能控制的大的带隙。因此，这种缺点可以限制上述技术的工业规模的应用。此外，催化剂的形状和尺寸在有机分解效率中起重要的作用，这是因为光催化反应主要在催化剂的表面上发生。鉴于此，纳米光催化剂由于它们的高表面积，可以是最合适的材料。但是，它们经受结块和再循环效率的挑战。另一方面，薄膜光催化剂可以容易地再循环，但是其具有有限的表面积，这会导致低的有机分解效率。纳米纤维以其高的表面积、再循环能力和无结块材料，可以克服纳米颗粒和膜材料固有的缺点。

除了有机污染物分解以外，光催化剂必须获得抗细菌性质，以便扩宽应用范围。对于水污染物分解而言，在液相中使用光催化剂的一个重要缺点是回收工艺。一种回收工艺是离心方法。该方法在试验室规模的应用中极为有效，但是工业生产和应用是昂贵的。综上，纳米材料的应用遭受过滤工艺的挑战，同时薄膜材料具有低表面积的缺点。另一方面，得自纳米纤维的光催化剂材料可以克服在再循环能力和高表面积方面的问题。

通常，纳米颗粒合成方法需要高的成本和环境不友好的处理，例如高温或真空系统。这可以使得生产成本和时间消耗增加。

废水处理需要通过使用催化剂作为主要组成的合适的方法。由于光催化作用的催化剂化学组成是低成本的并且能够使用自然太阳光催化所述的反应，所以光催化剂作用是最有前途的工艺之一。但是，光催化剂具有两个主要的缺点，其为有限的催化光区域和高的脆性。

本发明涉及贵金属修饰的二氧化钛和锌钨氧化物纳米纤维和纳米纤维膜的制造。所述的纳米纤维和纳米纤维膜是稳定的，挠性的，容易制造的并且能够在可见光、UV和自然太阳光下工作。本发明由特定的组成形成，所述的组成在金属氧化物纳米纤维膜的化学组成和稳定性方面不同于其他的制造方法。

由文献和专利审查来看，没有发现类似于本发明的记录，如下文所示：