[发明专利]一种掺杂N-Au二氧化钛纳米线的功能纺织品的制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂N‑Au二氧化钛纳米线的功能纺织品的制备方法，涉及一种掺杂N‑Au复合二氧化钛纳米线的功能纺织品的制备方法。将钛酸四丁酯和乙醇的混合溶液加入到偏酸性的水溶液中，待其水解形成溶胶并陈化为凝胶。利用NaOH提供的碱性条件改变二氧化钛表面羟基的分布，端氨基超支化聚合物络合还原金属离子，使其在织物上定向生长而得到掺杂N‑Au复合二氧化钛纳米线的功能纺织品。本发明利用NaOH和端氨基超支化聚合物的协同作用，控制纳米材料的形貌和尺寸，实现了一步水热法制备掺杂N‑Au复合二氧化钛纳米线的功能纺织品。本复合方法简单，且在织物上掺杂均匀。

技术领域

本发明涉及一种功能纺织品的制备方法，特别涉及一种具有光催化性能、抗紫外性能和抗菌性能的掺杂N-Au复合二氧化钛纳米线的功能纺织品的制备方法。

背景技术

纳米二氧化钛作为重要的无机过渡金属氧化物材料，具有高的催化活性、良好的耐气候性、优异的抗紫外线能力。近年来，二氧化钛纳米材料的研究与日俱增，其在废水处理、防晒护肤、涂料和传感器、光催化剂等领域备受人们的关注。相比其他过渡金属氧化物，纳米二氧化钛既能吸收紫外线、反射紫外线、还可以透过可见光，是性能优越、极具发展前途的紫外线防护剂。大量研究表明，相比于纳米二氧化钛颗粒，二氧化钛纳米线的比表面积更大、表面电子传输速度更快、应用面积更广。但纯纳米二氧化钛半导体材料作为催化剂也存在一些不足：首先是自身的禁带宽度较宽(Eg＝3.2ev)，仅能吸收波长小于387nm的紫外光，而对太阳光中占大多数的可见光不产生作用；其次是电子-空穴的复合几率大，有效的光子存活时间短、数量少，使得纳米二氧化钛并不能充分发挥其催化性。

为了提高纳米二氧化钛在光催化领域的应用，大量报道显示，对纳米二氧化钛进行掺杂以降低其禁带宽度或提高对可见光的吸收是一种有效方法。掺杂方法涉及金属和非金属掺杂、离子掺杂、半导体复合和表面修饰等，其中贵金属掺杂效果最好，掺杂途径包括紫外光还原法、化学还原法和电化学沉积法等。当修饰后的纳米二氧化钛受光激发后，价带中产生的电子流向费米能较低的金属，使得光生电子和空穴的分离，提高了量子效率，进而提高纳米二氧化钛的光催化性能。常用金属掺杂有Pt、Ag、Pd以及各种稀有金属、金属离子和金属氧化物，但金属掺杂对可见光的利用率仍较低。非金属掺杂主要以N掺杂为主，但是N掺杂的也容易引起电子和空穴的复合，降低光催化效率。因此，利用金属和非金属共同掺杂二氧化钛纳米线能够协同作用，在有效拓展可见光区域的同时，提高光催化效率，制备能够广泛应用的光催化材料。

纳米二氧化钛的光催化性能与其形态有极大关系，目前其存在形式有球形、棒形、线性等。二氧化钛纳米线的方法包括溶胶-凝胶法、微乳液法、溶剂法以及水热反应法，一般是先制备出二氧化钛颗粒，再经碱性条件水热制得二氧化钛纳米线。这些方法制得的纳米二氧化钛颗粒的尺寸大小、尺寸分布以及反应条件直接影响二氧化钛纳米线的表面形貌和尺寸均一性，且这两步合成法耗能较高、污染严重，不符合低能耗、“绿色”生产要求。

改性纳米二氧化钛的光催化性还与掺杂物的状态、结构、含量、分布等有关。如掺杂金单质时，金单质催化活性受到纳米金颗粒大小、负载量等方面的影响。研究表明，当金颗粒尺寸＜10nm时，表现出较高的催化活性；金单质负载量＜5％时，较容易得到小尺寸的金颗粒。另外，纳米二氧化钛的比表面积以及与金粒子的相互作用也影响到复合催化剂的活性。负载量过大时，反而加速了电子和空穴的复合，降低催化效率。综上，在负载金属颗粒过程中，金属颗粒的尺寸大小以及在纳米二氧化钛上的可控分布显得尤为重要。

二氧化钛纳米线均匀附着于织物表面，可使得织物获得光催化性能、抗紫外性能以及抗菌性能。本发明工艺简单，能达到一定的耐洗指标，使织物获得耐久性整理效果，这也将是纳米功能纺织品开发和应用的关键。

发明内容