本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种三元复合涂层织物的制备方法。
背景技术：
大部分人的一生可说大约有二分之一的时间是在建筑室内环境中度过的，尤其是住宅，因此其环境的好坏将直接影响到人们的身体健康与居家生活，正因如此，住宅对于保证人们在其中生活的方便与身心健康则是理所当然的事。但现实中，由于室内装饰材料的使用，造成了居住场所的空气污染。近年来，日本开发出一种光触媒织物，利用光催化剂作为消臭剂的新型消臭灭菌织物，将其光催化技术用于纺织工业，开发出了屏蔽型光催化剂，并且实现了工业化生产，纺出了光催化纤维，并织成光催化织物。制备的柔性空气净化材料，在可见光作用下，既能消除室内甲醛等有毒气体，起到净化室内空气的作用；又能防护紫外线辐射，保护室内人体以及物体的安全，该技术运用于室内装饰材料的开发，具有现实意义
大部分报道的二氧化钛光催化纳米材料都是二元体系，也就是利用一种物质对二氧化钛进行掺杂改性，由第二章研究结果显示，这种二元体系在可见光下的降解效果仍存在局限。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种三元复合涂层织物的制备方法。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，包括如下步骤：（1）将氧化石墨分散于250ml水溶液中，在超声条件下分散1h，得到稳定的分散液，即为氧化石墨烯溶液，过滤，并在真空干燥箱进行干燥，得到氧化石墨烯；（2）将20mg氧化石墨烯分散于50ml无水乙醇中，超声处理使氧化石墨烯在乙醇中分散均匀；（3）将处理后的涤棉织物剪成10×10cm，放入上述溶液中，继续超声5min；（4）在室温下，将5ml钛酸丁酯滴入上述含有织物的溶液中，超声状态下升温至65℃。超声2h后，将二氧化硅溶胶缓慢加入上述溶液中，65℃下继续超声2h；（5）最后取出织物，在80℃下烘干，120℃下固化，得到二氧化钛/二氧化硅/氧化石墨烯整理后的织物。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（1）所述干燥温度为60℃。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（2）所述超声处理时间为1h。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（4）所述钛酸丁酯的滴入速度为50µl/s。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（4）所述二氧化硅溶胶的加入速度为2-3滴/s。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（5）所述烘干时间为5min。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（5）所述固化时间为3min。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，通过三元掺杂改性复合制备，克服了二元掺杂复合存在的局限，利用二氧化硅和氧化石墨烯对二氧化钛的协同作用，获得了在可见光下具有优良的光催化性能的纳米涂层织物。采用原位复合工艺，使加工工艺大大简化，用时时间短，改性效果和效率同时提升，为工业化生产应用提供了良好的借鉴。
具体实施方式
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，包括如下步骤：（1）将氧化石墨分散于250ml水溶液中，在超声条件下分散1h，得到稳定的分散液，即为氧化石墨烯溶液，过滤，并在真空干燥箱进行干燥，得到氧化石墨烯；（2）将20mg氧化石墨烯分散于50ml无水乙醇中，超声处理使氧化石墨烯在乙醇中分散均匀；（3）将处理后的涤棉织物剪成10×10cm，放入上述溶液中，继续超声5min；（4）在室温下，将5ml钛酸丁酯滴入上述含有织物的溶液中，超声状态下升温至65℃。超声2h后，将二氧化硅溶胶缓慢加入上述溶液中，65℃下继续超声2h；（5）最后取出织物，在80℃下烘干，120℃下固化，得到二氧化钛/二氧化硅/氧化石墨烯整理后的织物。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（1）所述干燥温度为60℃。步骤（2）所述超声处理时间为1h。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（4）所述钛酸丁酯的滴入速度为50µl/s。步骤（4）所述二氧化硅溶胶的加入速度为2-3滴/s。
本发明所述的三元复合涂层织物的制备方法，步骤（5）所述烘干时间为5min。步骤（5）所述固化时间为3min。在光照条件下，二氧化钛价带电子被激发到导带，电子与空穴向表面迁移，在表面生成电子空穴对。电子与ti4+反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别生成ti3+和氧空位。此时，空气中的水解离，吸附在氧空位中，成为化学吸附水，即在氧空位周围形成了亲水性微区。化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。二氧化钛表面的纳米结构特性使上述反应进一步加强，在二氧化钛表面构成了均匀分布的纳米尺度的亲水微区和疏水微区，类似于二维毛细管结构。由于水的液滴尺寸远大于这些微区面积，所以宏观上二氧化钛表面表现出亲水特性。二氧化钛受到紫外激发，半导体的价带电子发生带间跃迁，即从价带跃迁到导带，从而产生光生电子(e-)和空穴(h+)。此时吸附在纳米颗粒表面的溶解氧俘获电子形成超氧负离子，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基。超氧负离子和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化成最终产物二氧化碳和水。未涂层织物中的亚甲基蓝吸光度几乎没有变化，而三元复合涂层织物对亚甲基蓝的降解率为92%。经过30次洗涤后，织物对亚甲蓝的降解程度无明显变化，降解率仍然达到91.5%。因此，实验结果进一步表明，经三元复合涂层织物上复合纳米粒子与织物形成良好的粘附，经30次洗涤后，仍保持了较高的亚甲基蓝降解率，耐洗性优良。超声波也增强了纳米粒子的光催化性能，超声法制备的三元涂层织物洗涤前对织物的降解率97%比二浸二轧制备的三元涂层织物对亚甲基蓝的降解率90%高7%，分析原因为光触媒颗粒之间由于其表面力的存在，使它们很容易团聚，形成较大的团聚体，使用超声波振荡破坏团聚体中颗粒之间的库仑力和范德华力，分散于介质中的团聚体被打开，从而使小颗粒分布更均匀。一方面是超声波振荡脱除了以覆盖形式沉积在二氧化钛表面的物质，减少了对光的阻挡，透射深度增加，使得光致电子空穴对的数量增加，使得催化活性提高；另一方面，超声波振荡处理使得催化剂颗粒中生成一定量的残余应变和位变缺陷,从而使二氧化钛能隙宽度减小；再者，超声波在光触媒溶液中产生剧烈的冲击波和微射流，不仅可以解决纳米光触媒颗粒团聚和溶液内部的不均匀等问题，分散于溶液中的团聚体也会被打开，从而使光触媒颗粒粒度达到纳米级尺度，并分布均匀。
三元复合涂层织物在可见光下具有优良的光催化性能，且超声法制备的涂层织物具有较强的耐洗性能，进一步分析了超声加强纳米粒子嵌入织物的机理，主要从两个方面进行了分析，一方面是主声辐射力和次声辐射力的作用，另一方面是声空化作用，导致更多的纳米粒子聚集在织物内部。除了超声作用外，织物表面的羟基基团和纳米粒子形成界面结合，也使得纳米粒子与织物间形成更强的结合力。