[发明专利]W

说明书

W₁₈O₄₉修饰的聚合物复合纳米纤维膜、制备方法及其在降解水中有机污染物方面的应用，属于纳米功能材料技术领域。本发明首先通过静电纺丝技术制备柔性聚合物纤维膜，然后以柔性聚合物纤维膜作为前驱体模板，通过简单溶剂热反应过程制备而成。反应原理是由静电纺丝纳米纤维作为异相成核位点，溶剂热合成前驱体中的钨源溶质与醇溶剂发生水解反应，反应生成W₁₈O₄₉的钨氧化物。制备的复合纳米纤维膜对有机污染物具有吸附效果，其降解过程可以归结于吸附和光催化共同作用的结果，而且可以避免在使用过程中纳米粒子的团聚问题、并且使用过后可以较易分离回收。

技术领域

本发明属于纳米功能材料技术领域，具体涉及一种W₁₈O₄₉修饰的聚合物复合纳米纤维膜、制备方法及其在吸附/光催化共同作用下降解水中有机污染物方面的应用。

背景技术

随着印染工业及制药企业的不断发展，废水中有机污染物的排放及处理问题已经引起了世界各国研究者的广泛关注。近年来，光催化技术由于其利用太阳光作为能量来源，将有机污染物完全降解为无害的无机物质，不会浪费资源也不会造成额外的环境污染，因此被认为是极有前景的污水处理技术。

自从1972年Fujishu和Honda报道了TiO₂在紫外光照射下有较好的光催化效应以来，由于TiO₂稳定、无毒、价格低廉、容易再生和回收利用等优点，在光催化方面得到广泛的研究。但是，锐钛矿TiO₂带隙较宽(3.23eV)，只能被波长小于387nm的紫外光所激发产生光催化活性。而紫外光的能量仅仅占太阳光的总能量的4％，这样使得太阳光的利用率很低，因此TiO₂的应用受到严重的限制和发展。在过去的十年中，人们一直在努力开发新型金属氧化物作为光催化材料，以寻找TiO₂的可能替代品。目前已经研究了SrTiO₃、WO₃等常规金属氧化物半导体，其中W₁₈O₄₉作为一种具有氧空位的氧化钨，具有相对WO₃(2.7eV)更窄的禁带宽度(2.26eV)，可吸收可见光波段的太阳光，对太阳光的利用率达到15％，具有更广泛的应用前景；并且由于表面氧缺陷的存在，W₁₈O₄₉表面存在“陷阱”效应，可以捕获有机污染物分子，对污染物具有一定的吸附作用，因此其对有机污染物的降解过程可被理解为吸附和光催化共同作用的结果。然而，通过溶剂热方法合成的W₁₈O₄₉纳米粒子容易团聚，因此其比表面积限制了其光催化降解有机污染物效率。此外，W₁₈O₄₉纳米粒子很容易悬浮在水中，与大量的水分离具有一定难度，限制了操作性和实际应用性。

静电纺丝技术是一种制备结构可调的连续纳米纤维膜的有效方法。所制得的纳米纤维膜具有比表面积高、孔隙率高、纤维间孔尺寸小等优点，可为吸附及光催化过程提供更多的反应位点。并且制备的复合电纺纳米纤维具有较好的柔韧性和机械强度，使得复合电纺纳米纤维膜可以很容易地从溶液中分离出来。复合纳米纤维膜材料解决了上述的纳米材料存在的问题，可以推进纳米材料的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是提供W₁₈O₄₉修饰的聚合物复合纳米纤维膜、制备方法及其在吸附/光催化共同作用下降解水中有机污染物方面的应用。首先通过静电纺丝技术制备柔性聚合物纤维膜，然后以柔性聚合物纤维膜作为前驱体模板，通过简单溶剂热反应过程制备而成。反应原理是由静电纺丝纳米纤维作为异相成核位点，溶剂热合成前驱体中的钨源溶质与醇溶剂发生水解反应，反应生成W₁₈O₄₉的钨氧化物。制备的复合纳米纤维膜对有机污染物具有吸附效果，其降解过程可以归结于吸附和光催化共同作用的结果，而且可以避免在使用过程中纳米粒子的团聚问题、并且使用过后可以较易分离回收。