[发明专利]一种可见光降解染料的纳米纤维材料、制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种可见光降解染料的纳米纤维材料、制备方法、应用，所述方法包括：将硝酸银、醋酸铜以及钛酸四丁酯加入到溶剂中，得到混合溶液；将聚丙烯腈加入到所述混合溶液中，得到纺丝溶液，利用所述纺丝溶液进行静电纺丝，得到复合纤维膜；将所述复合纤维膜碳化，得到所述纳米纤维材料。纳米纤维中的Cu₂O和Ag在光可见光照条件下，它不仅吸收可见光，而且还充当电子传输载体。同时，纳米纤维独特的一维结构通过增加了光的吸收和停留时间，产生了更多的活性物质(·O^2‑和·OH)，从而提高了光催化效率。

技术领域

本发明涉及光催化剂技术领域，尤其涉及一种可见光降解染料的纳米纤维材料及其制备方法、应用。

背景技术

在众多半导体光催化剂中，二氧化钛(TiO₂)因其无毒、高活性和稳定性而被认为是优良的光催化剂之一。然而，纯二氧化钛具有较宽的禁带宽度(3.2eV)，由于这种限制，它只能被紫外光激发，因此其太阳能利用率非常低(4％)。二氧化钛的另一个缺点是二氧化钛体系中光生电子-空穴对(e^--h⁺)的高复合比界面电子的转移快得多，因此即使在紫外光下光活性也很低。已经研究了许多不同的方法，例如非金属掺杂、金属掺杂、染料敏化和半导体复合材料的使用来解决宽带隙和延长光生电子和空穴的寿命。

目前，通过耦合两种不同类型的半导体来构建异质结是最流行的修饰方法。能有效提高光催化效率的异质结主要有Ⅱ型和Z-scheme异质结。两种异质结的能带是交错的，光激发导致不同半导体中e^--h⁺对的积累。然而，II型异质结的电子转移模式削弱了光催化氧化还原能力。Z型异质结增加了氧化还原电位，从而保留了有效的光生电子和空穴。作为典型的p型半导体，Cu₂O具有窄能带隙(2.1eV)和高光吸收，可有效利用太阳光谱。然而，Cu₂O在水溶液中的稳定性差在很大程度上限制了其应用。

因此，现有技术还有待于进一步的提升。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可见光降解染料的纳米纤维材料及其制备方法、应用，用于解决现有光催化剂光催化效率低的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种可见光降解染料的纳米纤维材料的制备方法，包括：

将硝酸银、醋酸铜以及钛酸四丁酯加入到溶剂中，得到混合溶液；

将聚丙烯腈加入到所述混合溶液中，得到纺丝溶液，利用所述纺丝溶液进行静电纺丝，得到复合纤维膜；

将所述复合纤维膜碳化，得到所述纳米纤维材料。

可选地，所述的可见光降解染料的纳米纤维材料的制备方法，其中，所述混合溶液包含0.5-1.5％的所述硝酸银、1-3％的所述醋酸铜和15-25％的所述钛酸四丁酯。

可选地，所述的可见光降解染料的纳米纤维材料的制备方法，其中，所述溶剂选自二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲基亚砜，碳酸乙烯酯，硫氰酸钠中的一种或多种。

可选地，所述的可见光降解染料的纳米纤维材料的制备方法，其中，所述溶剂与所述聚丙烯腈的质量比为10:1。

可选地，所述的可见光降解染料的纳米纤维材料的制备方法，其中，所述利用所述纺丝溶液进行静电纺丝，得到复合纤维膜，其中静电纺丝施加的纺丝电压为15-18KV，纺丝接收距离为10-15cm，纺丝速率为1-1.5mL/min。

可选地，所述的可见光降解染料的纳米纤维材料的制备方法，其中，所述将所述复合纤维膜碳化，得到所述纳米纤维材料的步骤，具体包括：

将所述复合纤维膜置于碳化设备中，在空气氛围中进行一级升温，得到预碳化复合纤维膜；