[发明专利]一种织物/聚氮/聚苯胺/钒酸铁催化材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种织物/聚氮/聚苯胺/钒酸铁催化材料的制备方法。该方法包括：织物/聚氮材料制备，织物/聚氮/聚苯胺材料制备，织物/聚氮/聚苯胺/钒酸铁催化材料制备。该方法有效拓宽光响应区域至近红外，大幅提升太阳能的利用率，催化材料可重复多次循环使用。

技术领域

本发明属于复合光催化材料制备方法领域，特别涉及一种织物/聚氮/聚苯胺/钒酸铁催化材料的制备方法。

背景技术

随着我国工业化和城市化进程的加快，由有机污染物、聚合物废物、生物质污染而引起的环境污染已成为一个严重的社会问题。即便某些低浓度的有机污物也可能产生高毒性，从而对生态系统和人类健康构成严重威胁。传统的污染物处理技术，如物理吸附、化学沉淀等方法不能完全去除这些有机污物，并且在实际操作过程中可能会产生许多其它有害副产物，造成二次污染。因此，需要一种有效的“绿色”技术将有害污染物转化为无害物质而不会造成二次污染。为了解决这些问题，大量研究工作者试图以科学手段解决这一问题，以实现人类社会的可持续发展。近些年来，半导体光催化技术被一致认为是解决环境问题的有效、绿色及最具前景的解决方案。这种技术在环境治理领域有着巨大的经济和社会效益，尤其是在污水处理、空气净化及保洁抗菌等领域更是大放异彩。然而，目前大多数光催化剂主要存在以下问题：对太阳能利用率过低(主要响应紫外光)、量子效率低下及回收困难等。因此，设计开发一种高效催化及易回收的光催化材料具有重要意义。

二氧化钛、氧化锌、三氧化钨等常见光催化剂，其带隙普遍较宽，抗光腐蚀性较好，但其响应区域主要在紫外区(占太阳光能量的5％左右)。因此，拓宽光催化剂的光响应范围，提高对太阳光的利用率，是当前光催化技术的重要研究方向。目前常用的方法有贵金属掺杂、半导体复合以及离子掺杂等。研究表明，这些方法都能成功将光响应范围拓展到可见光区，可是能成功将波长拓宽到近红外区的鲜有耳闻(可见光占太阳光能量的45％)。

为了有效的将光催化材料负载到织物上，并尽可能不影响其催化效率，有研究者曾采用浸轧的方式将光催化剂负载到织物上，研究表明使用该方法进行负载，结合牢度较好，但由于催化剂大部分还只是覆盖在纤维表面，进入纤维内部的催化剂较少而使其耐水洗牢度较差；并且由于浸轧法的轧余率较高致使织物腐蚀较为严重。亦有研究者采用溶胶-凝胶的方法将催化剂负载到织物上，其优点在于工艺简单且能有效提高织物自清洁效果(通过控制表面粗糙度)，但一般使用该法进行负载需要高温烘焙，这样会对面料造成直接损害，也会导致催化剂团聚，影响光催化效果。同时，由于催化剂与织物结合形成化学键的作用力微弱，多次洗涤后极易脱落，使其光催化效率大大降低。对比专利CN201611095874.5、CN201611095891.9，这些专利使用的催化剂都是在可见光下，对光源利用率，并且和纤维的作用力较弱，影响其重复使用性能，造成二次污染，严重制约了技术的工业化应用，本专利克服已有专利不足，采用近红外光下高性能催化剂，并且通过共价键方式和纤维结合，耐久性好，重复使用性能好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种织物/聚氮/聚苯胺/钒酸铁催化材料的制备方法，以克服现有技术中光催化剂对太阳能利用率低以及催化效率低的缺陷。

本发明的一种织物/聚氮/聚苯胺/钒酸铁催化材料的制备方法，包括：

(1)将三聚氯腈分散在溶剂中，搅拌，浸入织物(5cm*5cm)，加入三聚氰胺并继续搅拌，光照射，洗涤，干燥，得到织物/聚氮材料，其中三聚氯腈与溶剂的比例为1.50～3.00mmol:150～200mL，三聚氯腈与三聚氰胺的摩尔比为1.5～3:0.75～1.5；

(2)将苯胺单体溶于溶剂中，投入步骤(1)中织物/聚氮材料使其吸附苯胺单体，滴加过硫酸铵溶液，可观察到织物由白色变成深墨绿色，取出织物，得到织物/聚氮/聚苯胺材料，其中苯胺单体和溶剂的体积比为0.8～1.6:120～180，苯胺单体与过硫酸胺的摩尔比为0.0088～0.0176:0.0005～0.003；