[发明专利]一种可见光响应石墨烯-氧化亚铜光催化功能织物的制备方法

说明书

本发明公开了一种可见光响应石墨烯‑氧化亚铜光催化功能织物的制备方法，属于纺织品功能整理加工领域。它包括如下步骤：首先将预处理的织物浸渍到氧化石墨烯分散液中，超声振荡处理，然后，以硫酸铜、次亚磷酸钠、聚乙烯吡络烷酮和乙醇胺为原料，采用原位合成技术，在负载氧化石墨烯的织物上生长出氧化亚铜，制备抗菌、防紫外、自清洁的光催化功能织物。本发明的整理方法简单，制成的织物吸附性能好、催化效率高、稳定性好、可重复利用；对大肠杆菌、金黄葡萄球菌的抑菌率达到85%以上，紫外防护系数达到50+，对空气中的甲醛降解率达到90%以上。该功能织物可用于装饰材料。

技术领域

本发明属于纺织品功能整理加工领域，特别是涉及一种可见光响应石墨烯-氧化亚铜光催化功能织物的制备方法。

背景技术

自从1977年Frank等在光催化方面开展了一系列的研究开始，光诱导产生的氧化还原反应就引起了人们强烈的兴趣，而且也由此展开了金属离子、无机物及有机物的光催化氧化还原反应的研究。光催化氧化可以在常温常压下进行，能够彻底分解有机污染物，具有改善水体环境、净化空气、杀菌、去臭等功效。

目前的光催化氧化技术主要是利用半导体的特殊电子结构和光催化性质，其中应用最广、最有效的是二氧化钛。但是二氧化钛作为光催化剂有其本身的局限性，因为二氧化钛的带隙能为3.2Ev，对应的激发波长为387nm，属于紫外光区，只有在紫外光辐射下才能使二氧化钛产生电子空穴对，故它需要紫外光活化，不仅消耗能源而且紫外光线对人体有害；太阳光中的近紫外光能量只占太阳光能量的1-3%，如果用太阳光来催化，光催化效率较低，限制了其在自然环境中的使用。因此，需要寻找一种低能级差的光催化剂来解决这些问题，许多研究者开始致力于开发可以利用可见光或太阳光来的新型可见光响应型光催化剂的研究。

氧化亚铜也是一种半导体光催化剂，它的能级差约为2.0Ev，完全可在太阳光的辐射下引发光催化反应。大量实验表明,多晶态的氧化亚铜稳定性很好，可反复使用而不会被还原或氧化。1998年，Ikeda等人首次宣布用氧化亚铜作光催化剂，可在阳光下将水分解成氢气和氧气。这预示着在可见光下具有很好的催化性能，但是由于氧化亚铜在光催化下产生的电子-空穴对极易复合，导致其光催化活性较低。为解决该问题，将光催化剂在负载氧化石墨烯的柔性纤维材料上进行原位合成，由于石墨烯是目前已知的载流子迁移率最高的材料，具有比表面积大，吸附性强，透光率高、导电性好、电子迁移率高等优点，其电子和空穴的运动方式，为传统半导体硅材料的数十至上百倍，且其迁移率基本与温度无关，石墨烯与氧化亚铜材料的结合，可以减少氧化亚铜光生电子-空穴对的复合，有效提高其可见光催化活性。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中的不足，提出一种可见光响应石墨烯-氧化亚铜光催化功能织物的制备方法，制成的织物吸附性能好、催化效率高、稳定性好、可重复利用；对大肠杆菌、金黄葡萄球菌的抑菌率达到85%以上，紫外防护系数达到50+，对空气中的甲醛降解率达到90%以上。该功能织物可用于装饰材料。

技术方案：本发明所述的一种可见光响应石墨烯-氧化亚铜光催化功能织物的制备方法，先将预处理的织物浸渍到氧化石墨烯分散液中，超声振荡处理；然后，以硫酸铜、次亚磷酸钠、聚乙烯吡络烷酮和乙醇胺为原料，采用原位合成技术，在负载氧化石墨烯的织物上生长出氧化亚铜，制备可见光响应石墨烯-氧化亚铜光催化功能织物。

进一步的，具体制备方法如下：

1）将经过前处理的织物，放入0.1~1g/L的氧化石墨烯分散液中，浴比10~40∶1，室温下超声处理40-60min，在织物表面形成氧化石墨烯网络结构，取出水洗、烘干；

2）称取10~50mmol硫酸铜置于干燥洁净的烧杯中，加入500 mL蒸馏水，室温下搅拌至澄清溶液；然后边搅拌边加入1~10g的聚乙烯吡络烷酮，至溶液清澈透明；再边搅拌边加入1~10g的次亚磷酸钠，至溶液清澈透明；最后边搅拌边加水至1000mL，持续搅拌10~20min，得溶液A；