明具有光催化活性的聚合物基光催化材料。
[0054] 作为优选，步骤化）中所述聚合物为聚乳酸、聚己内醋、聚对苯二甲酸乙二醇醋和 /或聚碳酸醋；
[0055] 作为优选，步骤（1)中，所述二氧化铁粒子是锐铁型，粒径范围15-25纳米；
[0056] 作为优选，步骤（6)和/或巧）中，所述涂覆可采用旋涂、浸涂和/或喷涂法；
[0057] 作为优选，所述超声波频率范围30-40曲Z，功率500-750瓦。 阳0郎]实施例3
[0059] 一种具有光催化活性的聚合物基光催化材料的制备方法，其步骤包括：
[0060] (1)先将二氧化铁粒子在120°C下干燥5小时；
[0061] (2)取步骤（1)处理好的二氧化铁粒子4份，无水甲苯300份加入单口烧瓶中，经 超声波在750-1000瓦的功率下处理5-10分钟充分分散； 阳0创 做再向单颈烧瓶中加入化化2H，甜-全氣辛基S乙氧基硅烷1. 5份，60°C磁力 揽拌下反应6小时，使用砂忍漏斗过滤后，将滤渣在50°C下真空干燥24小时，获得表面氣化 处理的纳米二氧化铁粒子；
[0063] (4)将壳聚糖溶解在体积浓度为1%的乙酸水溶液中得到质量浓度为4%的壳聚 糖溶液；
[0064] (5)取3-缩水甘油基氧丙基=甲氧基硅烷40份，水25份，无水乙醇30份倒入单 口烧瓶中，用质量百分数为2%的稀盐调整抑值至4,60°C磁力揽拌下反应6小时，过滤后 得到的滤液为娃溶胶I;
[00化](6)将5份娃溶胶I与200份步骤（4)制得的壳聚糖溶液混合，80°C磁力揽拌下反 应4小时，冷却至室溫，再用40份无水乙醇稀释后，涂覆在厚度为200-300ym的聚合物薄 膜上，涂膜后室溫表干，再将聚合物基材置于真空中50°C下干燥24小时；
[0066] (7)取50份正娃酸乙醋、60份3-缩水甘油基氧丙基S甲氧基硅烷、50份无水乙醇 和25份水倒入单口烧瓶中，用质量百分数为2 %的稀盐调整抑值至5,60°C磁力揽拌下反 应6小时，过滤后得到娃溶胶II;
[0067] (8)将0. 05份步骤（3)制得的表面氣化处理的纳米二氧化铁粒子加入到10份 2-下酬中，超声分散均匀；
[0068] (8)取5份步骤（8)制得的混合液加入25份娃溶胶II中，超声分散均匀；再涂覆 在步骤（6)处理得到的聚合物薄膜上，涂膜后室溫表干，再置于真空中50°C下干燥24小时， 即得到本发明具有光催化活性的聚合物基光催化材料。
[0069] 作为优选，步骤化）中所述聚合物为聚乳酸、聚己内醋、聚对苯二甲酸乙二醇醋和 /或聚碳酸醋；
[0070] 作为优选，步骤（1)中，所述二氧化铁粒子是锐铁型，粒径范围10-20纳米；
[0071] 作为优选，步骤（6)和/或巧）中，所述涂覆可采用旋涂、浸涂和/或喷涂法；
[0072] 作为优选，所述超声波频率范围40-50曲Z，功率750-1000瓦。 阳〇7引 实施例4
[0074] 任选实施例1-3中之一获得的具有光催化活性的聚合物基光催化材料，使用扫描 电子显微镜观察横截面，如图1所示，发现聚合物基材上的涂层为4-6ym，涂层厚度均匀。 [00巧]任选实施例1-3中之一获得的具有光催化活性的聚合物基光催化材料（图2.b) 和聚合物基材（图2.a)进行水接触角实验，从图上可W计算出该聚合物基材与光催化薄膜 表面的水接触角分别为75.r和97.r，可W看出光催化薄膜的表面比聚合物基材更加 疏水，运是由于经过氣化处理的二氧化铁粒子在成膜过程中逐渐迁移到涂层的最顶层，形 成了疏水的表面。
[0076] 实施例5
[0077] 任选实施例1-3中之一获得的具有光催化活性的聚合物基光催化材料作为有效 紫外波长<387nm处理污染物降解催化剂的应用。
[0078] 任选实施例1-3中之一获得的具有光催化活性的聚合物基光催化材料裁成直径 5cm的圆片，置于盛有10ml浓度为5mg/l甲基澄溶液的石英皿中，将该石英皿放置在中屯、 波长为365nm的紫外灯下方15cm处，到达光催化材料表面的光强为3. 4mW/cm2(365nm),光 照10小时后，通过紫外-可见分光光度计测定甲基澄溶液的吸光度，并计算甲基澄溶液的 降解率达到78.9%。
[0079] 实施例6
[0080] 任选实施例1-3中之一获得的具有光催化活性的聚合物基光催化材料如实施例5 的方法光照10小时后，取出光催化材料并用水清洗，干燥后重新进行实施例5所述光催化 实验，如此反复进行4个循环，每个循环后的甲基澄降解率见表1。
[0081] 表1催化循环次数与降解率关系表
[0082]
阳083] 从表中可W看出，光照4个循环W后薄膜的光催化活性未有明显的降低，说明该 光催化材料具有可重复使用性。结果显示，在紫外光照射10小时后，聚合物基二氧化铁光 催化薄膜对甲基澄的降解率高达78 %，且在光催化4个循环W后光催化活性未明显降低， 表明该光催化薄膜具有稳定的光催化活性。
[0084] 将实施例1-3中之一获得的具有光催化活性的聚合物基光催化材料和其使用的 聚合物基体薄膜按照实施例5光催化实验的光照强度下老化30天后，测定光催化材料和其 聚合物基体薄膜的断裂伸长率分别下降了 37%和54%，拉伸强度分别降低了 14%和17%， 说明在光催化降解过程中该方法制备薄膜的聚合物基材受到了保护，在催化降解污染物的 同时，该聚合物基光催化材料的聚合物基材未受催化而降解，该方法制备的聚合物基光催 化薄膜能重复使用。
[0085] 本发明聚合物基光催化材料可在光催化降解反应结束后方便的取出，避免了粉体 材料需要离屯、分离或过滤分离，给光催化材料的回收带来便利，降低了催化剂的回收成本。
【主权项】
1. 一种具有光催化活性的聚合物基光催化材料的制备方法，其步骤包括： (1) 取二氧化钛粒子0. 5-5份，无水甲苯15-300份加入单口烧瓶中，经超声波在 250-1000瓦的功率下处理5-15分钟充分分散； (2) 再向单口烧瓶中加入1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷0? 1-1. 5份，60°C磁力 搅拌下反应4-6小时，过滤后将滤渣在50°C下真空干燥24小时，获得表面氟化处理的纳米 二氧化钛粒子； (3) 将壳聚糖溶解在体积浓度为1 %的乙酸水溶液中得到质量浓度为2-5%的壳聚糖 溶液； (4) 取3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷30-50份，水15-30份，无水乙醇15-30份倒 入单口烧瓶中，用2%稀盐酸调整pH值至4-6,60°C磁力搅拌下反应4-6小时，过滤后得到 的滤液为硅溶胶I; (5) 将3-5份硅溶胶I与120-200份步骤（3)制得的壳聚糖溶液混合，80°C磁力搅拌下 反应4小时，冷却至室温，再用30-50份无水乙醇稀释后，涂覆在聚合物基材上，涂膜后室温 表干，再将聚合物基材置于真空中50°C下干燥24小时； (6) 取30-50份正硅酸乙酯、50-70份3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷、30-60份无 水乙醇和10-30份水倒入单口烧瓶中，用2%稀盐酸调整pH值至5-6,60°C磁力搅拌下反应 4-6小时，过滤后得到硅溶胶II ; (7) 将0. 01-0. 05份步骤（2)制得的表面氟化处理的纳米二氧化钛粒子加入到10份 2_ 丁酮中，超声分散均匀； (8) 取5份步骤（7)制得的混合液加入25份步骤（6)制得的硅溶胶II中，超声分散均 匀；再涂覆在步骤（5)处理得到的聚合物基材上，涂膜后室温表干，再置于真空中50°C下干 燥24小时，即得到本发明具有光催化活性的聚合物基光催化材料。2. 如权利要求1所述聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1)中所述二 氧化钛粒子在100-120°C下干燥2-5小时。3. 如权利要求1或2所述聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（5)中， 所述聚合物基材为聚乳酸、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等。4. 如权利要求1或2所述聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（5)中， 所述聚合物基材为厚度200-300 ym的聚合物薄膜。5. 如权利要求1或2所述聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（1)中， 所述二氧化钛粒子是锐钛型，粒径为10-30纳米。6. 如权利要求1或2所述聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，步骤（5)和/ 或（8)中，所述涂覆可采用旋涂、浸涂和/或喷涂法。7. 如权利要求1或2所述聚合物基光催化材料的制备方法，其特征在于，所述超声波频 率范围20-50kHz。8. 如权利要求1所述聚合物基光催化材料的应用，其特征在于，作为紫外处理污染物 降解催化剂的应用。9. 如权利要求8所述聚合物基光催化材料的应用，其特征在于，所述紫外处理污染物 为乙烯、甲醛、甲基橙、苯酚和/或苯。
【专利摘要】本发明公开了一种具有光催化活性的聚合物基光催化材料的制备方法。本发明还公开了该聚合物基光催化材料作为有效紫外波长<387nm处理污染物降解催化剂的应用。本发明具有如下优点：1.聚合物基材易加工成型且外观多样，光催化涂层涂覆后解决了二氧化钛粉体难成型的问题，拓展了光催化材料的应用范围；2.通过制备梯度涂层，使大部分二氧化钛粒子聚集于涂层的最顶层，增大了二氧化钛与污染物的接触几率，增强了光催化活性，同时由于阻隔层的存在提高了基材的稳定性；3.光催化聚合物薄膜的涂覆简单，可采用旋涂、浸涂和喷涂法实现。采用本发明方法制备得到的聚合物薄膜材料，在紫外光照射下具有光催化活性，能有效降解有机污染物。
【IPC分类】B01D53/72, B01D53/86, A62D3/176, B01J31/38, A62D101/28, A62D101/20
【公开号】CN105013541
【申请号】CN201510306321
【发明人】朱云峰, 晋懿普, 李仁兴, 周仕龙
【申请人】江苏理工学院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月5日