[发明专利]一种光催化纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种光催化纤维制备方法，包括以下步骤：S1、将银盐及氧化石墨烯溶解或均匀分散在高分子聚合物溶液中制备静电纺丝用原液；S2、将S1所得原液通过静电纺丝制备出纤维非织造无纺布毯；S3、经紫外线或可见光照射处理，将部分银离子还原为银金属颗粒，部分氧化石墨烯还原为石墨烯，获得表面及内部均含有石墨烯/银金属纳米颗粒的非织造无纺布毯；本发明了还公开了该光催化纤维及应用；本发明制备的光催化纤维具有光催化效率高，光催化反应迅速，催化活性永久，在可见光及紫外线领域均具有光催化活性，石墨烯与纳米银对人体亲和性高等优点。

技术领域

本发明涉及光催化纤维技术领域，特别是涉及一种光催化纤维及其制备方法和应用。

背景技术

抗菌功能纤维在防护口罩及防护服领域的需求日益扩大。通过物理或化学方法将具有抑制细菌生长的抗菌剂固定在纤维表面或内部是制备抗菌功能纤的基本工艺，如专利US20030134120公开了一种含有壳聚糖涂层的抗菌纤维， US20020166183公开了一种染色抗菌纤维的制备方法。抗菌剂或抗菌成分主要有无机物类抗菌剂，有机物类抗菌剂和有机物/无机物复合抗菌类三大种类。银离子，铜离子，锌离子等金属类离子是常规的无机物类抗菌剂，如专利US6517679 公开了一种加入了银粒子等达到抗菌的效果；有机酸类，酚类，季铵盐类，苯并咪唑类等是常规的有机物类抗菌剂，如US20040082925，公开了一种含有双胍类抗菌剂。有机物/无机物复合抗菌剂以人工合成物为主体，比如以无机物抗菌剂锌离子和有机物抗菌剂十四烷基三丁基季鏻盐为出发物质合成的锌离子/十四烷基三丁基季鏻盐有机物/无机物复合抗菌剂。

与上述的直接抗菌型纤维相比，所谓的光催化功能纤维不但具有抗菌效果同时也具有化学分解之功能。二氧化钛是最常见也是对人体较为安全的光催化剂；以共混/熔融纺丝工艺制备出来的光催化功能纤维具有生物亲和性高及光催化效果持久等特征。从光催化反应机理看，二氧化钛光催化剂的光催化活性主要表现在紫外线领域，其在可见光或近红外线或远红外线波长范围内催化活性不高或不具有催化效果。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种光催化纤维制备方法，该发明通过静电纺丝制得表面及内部均匀负载有氧化石墨烯及银离子的纤维，该纤维在可见光或者紫外光照射下形成石墨烯/银纳米颗粒光催化剂。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种光催化纤维制备方法，包括以下步骤：

S1、将银盐及氧化石墨烯溶解或均匀分散在高分子聚合物溶液中制备静电纺丝用原液；

S2、将S1所得原液通过静电纺丝制备出表面及内部均含有银离子及氧化石墨烯的纤维非织造无纺布毯；

S3、将S2制得的非织造无纺布毯在紫外线或可见光下照射处理，将部分银离子还原为银金属颗粒，部分氧化石墨烯还原为石墨烯，获得表面及内部均含有石墨烯/银金属纳米颗粒的非织造无纺布毯。

优选高分子聚合物为尼龙6，聚丙烯腈 ，聚偏二氟乙烯和聚乙烯醇中的一种或者几种；高分子聚合物的分子量范围为8000至100万。

优选所述S1中银盐及氧化石墨烯以均匀分散的方式添加至高分子聚合物溶液；

银盐和氧化石墨烯的添加方法包括以下步骤：

步骤一、将适量氯代十六烷基吡啶，适量氧化石墨烯分别加入含有与相应高分子聚合物有良好相溶性的溶剂的搅拌釜中；

步骤二、升温30℃至80℃，持续搅拌得到含有氧化石墨烯与氯代十六烷基吡啶的复合胶粒；

步骤三、将适量醋酸银加入步骤二得到的氧化石墨烯/氯代十六烷基吡啶复合胶粒中，连续加热搅拌得到氧化石墨烯/氧化石墨烯/氯代十六烷基吡啶/氯化银复合胶粒。

优选将适量尼龙6、聚丙烯腈 、聚偏二氟乙烯和聚乙烯醇中的一种或几种溶解于适合的溶剂，制备含有高分子聚合物的溶液。