[发明专利]一种纳米纤维基光催化材料

说明书

本发明公开了一种纳米纤维基光催化材料，包括无纺布基材，设置在所述无纺布基材上的PVA‑co‑PE纳米纤维膜，和负载于所述PVA‑co‑PE纳米纤维膜上的半导体光催化剂。本发明将纳米纤维微孔模板与原子层沉积技术相结合，利用原子层沉积技术实现在柔性PVA‑co‑PE纳米纤维衬底上沉积半导体光催化剂光催化薄膜层，从而制备得到了比表面积大的光催化材料，本发明半导体光催化剂薄膜成型后可轻易从无纺布表面揭下并保持稳定，因此易于回收利用，可提高纳米纤维基光催化材料的重复使用率，且该制备方法简单、成本低，有效提高了纳米纤维基光催化材料在可见光条件下的催化效率，因此能够适用于催化降解有机废水。

技术领域

本发明涉及催化剂的制备方法技术领域，尤其涉及一种纳米纤维基光催化材料。

背景技术

纺织工业在生产过程中产生大量有毒的含氮染料废水，而水污染中的染料结构稳定，采用生物方法难以降解，通常需在高温、高压条件下用化学方法处理，但该方法对设备和操作条件要求高投资大。光催化降解法工艺较简单、成本较低，可以在常温常压下氧化分解这些结构稳定的有机物。但是，现有的半导体光催化剂主要为纳米颗粒形式，但是纳米粉体状的半导体光催化剂易团聚，且在使用时存在分离、回收困难，无法重复利用等缺点。

为了克服上述缺陷，现有技术将半导体光催化剂负载到可回收利用的载体上，如玻璃、石墨烯、碳纤维、高分子材料等，然而上述材料在负载光催化剂时多存在光催化剂负载量较小且复合材料比表面积小影响光催化效率，或成本较高、制备方法较复杂不易大规模生产等问题，此外，这些复合光催化材料多为刚性材料，不能适应需要变化形状的应用环境，且容易坏损。如(Peng F et al.Preparation of aluminum foil-supported nano-sized ZnO thin films and its photocatalytic degradation to phenol undervisible light irradiation，Materials Research Bulletin，2006，41(11)：2123.)通过溶胶-凝胶法，以铝箔为载体制得由颗粒大小为52nm的纳米氧化锌组成的薄膜光催化剂，在可见光照射3小时后，可以降解污水中40％的苯酚。但是该制备方法耗时较长，限制了其应用发展。

针对以上缺陷，现有技术提出了采用静电纺丝技术制备超薄纳米纤维，如聚合物纤维、陶瓷纳米纤维、有机/无机化合物、LED、太阳能电池。如东北师范大学的邵长路课题组(Mu J,Shao C,Guo Z,et al.High photocatalytic activity of ZnO-carbon nanofiberheteroarchitectures[J].ACS applied materialsinterfaces,2011,3(2):590-596.)，首先利用静电纺丝技术结合焙烧技术制备碳纳米纤维(CNFs)，然后利用水热合成法将ZnO覆盖在CNFs的表面，从而制得C/ZnO复合纳米纤维光催化剂，该方法可以有效的解决电子和空穴易复合的难题。然而，利用上述方法在合成无机纤维和掺杂的无机纤维过程中化学组分的控制是非常困难的，因此难以大规模化生产，阻碍了其发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的粉状的光催化材料在使用后难以回收造成二次污染，负载型光催化材料比表面积较小的劣势，提供一种纳米纤维基光催化材料。是通过喷枪将PVA-co-PE纳米纤维膜喷涂在PP无纺布基材上，然后通过原子层沉积技术，在PVA-co-PE纳米纤维膜上负载光催化剂(二氧化钛、氧化锌等)制得比表面积大、光催化效果好、且易于回收的纳米纤维基光催化材料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种纳米纤维基光催化材料，包括无纺布基材，设置在所述无纺布基材上的PVA-co-PE纳米纤维膜，和负载于所述PVA-co-PE纳米纤维膜上的半导体光催化剂。