一种用于空气净化的TiO2复合纤维的制作方法

文档序号:12953862阅读:438来源:国知局

本申请涉及复合纤维技术领域,尤其涉及一种用于空气净化的tio2复合纤维。



背景技术:

近年,空气污染问题越来越受到人们的重视。室内污染由于对人体伤害较大更是引起了广泛的关注,室内污染物根据性质分类,主要包括气态污染物和可吸入颗粒污染物,气体污染物包括一些常见气体,如二氧化碳、二氧化硫、氨气,还包括挥发性的有机气体和放射性气体,其中,挥发性有机气体(voc)有很多种类,大多数含量较低,甲醛是目前含量最高也是最常见的挥发性有机气体。甲醛是一种无色有刺激性气味的气体,在建筑材料中通常含有甲醛,甲醛会引起人体呕吐、咳嗽等症状,含量较高时还会引起癌症、呼吸道疾病等,是人体健康的一大威胁。



技术实现要素:

本发明旨在提供一种能够有效降解甲醛、用于空气净化的tio2复合纤维,以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种用于空气净化的tio2复合纤维,该tio2复合纤维以聚酯为基底,添加的填料包括tio2、wo3、ag、fe,该tio2复合纤维具有介孔结构。

优选地,该tio2复合纤维中,以wcl6为w源,形成该tio2复合纤维中的wo3;以agno3为ag源,形成该tio2复合纤维中的ag;以氯化铁为fe源,形成该tio2复合纤维中的fe。

优选地,所述tio2复合纤维的比表面积为45.2m2/g,介孔孔径为25nm。

优选地,该tio2复合纤维中tio2质量占比为10~20%,该tio2复合纤维中wo3质量占比为3~5%,该tio2复合纤维中ag质量占比为2~5%,该tio2复合纤维中fe质量占比为1~4%。

优选地,该tio2复合纤维的制备步骤如下:

1)配置前驱体:称取7ml无水乙醇和3ml的冰醋酸于锥形瓶中作为溶剂,然后称取聚乙烯屁咯烷酮0.6g加入到上述混合溶液中,室温下搅拌均匀,再缓慢加入3.0g钛酸丁酯,继续搅拌,随后再称取1.2g的偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂,继续搅拌,随后,再分别加入适量的wcl6、agno3、氯化铁,继续搅拌2h,得到前驱体;

2)制备tio2复合纤维

将上述得到的前驱体和乙二醇混合,搅拌后在室温下超声10h,得到混合液,然后在酯化反应釜中加入pta、混合液、催化助剂,搅拌均匀后进行酯化,聚合,得到聚酯母粒,其中,酯化温度为250℃,压力400kpa,酯化率达到大于92.5%时进行缩聚反应,缩聚温度为300℃,抽真空至50mpa,缩聚至特性粘度为0.78时,出料,切料,得到聚酯母粒;聚酯母粒再经纺丝得本发明所述的tio2复合纤维。

本申请的技术方案可以包括以下有益效果:

本申请中的tio2复合纤维具有介孔结构,添加填料包括tio2、wo3、ag、fe,上述的tio2、wo3、ag、fe配合作用,使得该tio2复合纤维光催化活性大大增强,其对甲醛的光催化降解能力增强,同时由于介孔结构的存在,使得该tio2复合纤维对空气中甲醛等有机物、小颗粒的吸附能力增强,大大增强了空气的净化能力。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请的技术方案涉及一种用于空气净化的tio2复合纤维,该tio2复合纤维具有介孔结构,其以聚酯为基底,添加的填料包括tio2、wo3、ag、fe,

优选地,所述tio2复合纤维的比表面积为45.2m2/g,介孔孔径为25nm。

目前,对于空气的净化,纤维过滤材料在空气过滤材料中所占比例逐渐增加,而纳米级纤维由于其比表面积大、过滤吸附效率好而引起了人们的广泛关注。

本申请的技术方案中,该tio2复合纤维中包含tio2,该tio2复合纤维中tio2质量占比为10~20%。

tio2俗称钛白粉,是一种非常重要的工业原料,纳米tio2具有许多独特的性质,通常用于抗腐蚀材料、光催化材料等。作为光催化剂材料,tio2具有光降解有机物、催化杀菌等作用,纳米tio2在一定波长的光照下能使3000多种有机物发生降解,在空气净化领域,其通常也被用来净化甲醛;然而,在现有技术中,tio2的比表面积偏低,在液相体系中容易发生团聚,难以保持高效的光催化、催化杀菌活性;本申请的技术方案中,该tio2复合纤维表现为介孔结构,其具有大的比表面积,其活性及吸附容量也大大增加,使得该tio2复合纤维的光催化活性增强。

本申请的技术方案中,该tio2复合纤维中还包含wo3,该tio2复合纤维中wo3质量占比为3~5%。

本申请中采用wcl6为w源,形成了该tio2复合纤维中的wo3。wo3是一种过渡金属氧化物,其在电致变色、光致发光、气敏、染料敏化太阳能电池等领域应用广泛,是一种广泛应用的功能材料;其禁带宽度约2.4~2.8ev,禁带宽度较窄,本申请中,同时由于tio2是一种宽禁带半导体,其禁带宽度为3.2ev,致使其只有在波长小于387nm的紫外光下才具有光激发活性,因此,本申请技术方案中,将wo3与tio2结合,形成异质的tio2/wo3结构,能够拓宽复合纤维中tio2的光吸收范围,从而使得其光催化效率大幅提高,对空气净化产生积极影响。

本申请的技术方案中,该tio2复合纤维中还包含ag元素,该tio2复合纤维中ag质量占比为2~5%。

本申请中采用agno3为ag源,形成了该tio2复合纤维中的ag。ag是一种贵金属材料,通常单独作为抗菌剂使用,本申请技术方案中,将其与tio2复合,由于贵金属ag的存在,在复合纤维中可以提供更多的化学反应点,使得tio2光催化反应能在较低的化学势垒下发生,同时其能够抑制复合纤维中半导体光生电子对的再复合,增强光催化反应,对空气净化产生积极影响。

本申请的技术方案中,该tio2复合纤维中还包含fe元素,该tio2复合纤维中fe质量占比为1~4%。

本申请中采用氯化铁为fe源,形成了该tio2复合纤维中的fe。

本申请的tio2复合纤维中,上述的wo3、ag、fe配合作用,使得该tio2复合纤维光催化活性大大增强,其对甲醛的光催化降解能力增强,同时由于介孔结构的存在,使得该tio2复合纤维对空气中甲醛等有机物、小颗粒的吸附能力增强,大大增强了空气的净化能力。

本申请的技术方案还涉及上述tio2复合纤维的制备步骤:

1)配置前驱体:称取7ml无水乙醇和3ml的冰醋酸于锥形瓶中作为溶剂,然后称取聚乙烯屁咯烷酮0.6g加入到上述混合溶液中,室温下搅拌均匀,再缓慢加入3.0g钛酸丁酯,继续搅拌,随后再称取1.2g的偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂,继续搅拌,随后,再分别加入适量的wcl6、agno3、氯化铁,继续搅拌2h,得到前驱体;

2)制备tio2复合纤维

将上述得到的前驱体和乙二醇混合,搅拌后在室温下超声10h,得到混合液,然后在酯化反应釜中加入pta、混合液、催化助剂,搅拌均匀后进行酯化,聚合,得到聚酯母粒,其中,酯化温度为250℃,压力400kpa,酯化率达到大于92.5%时进行缩聚反应,缩聚温度为300℃,抽真空至50mpa,缩聚至特性粘度为0.78时,出料,切料,得到聚酯母粒;聚酯母粒再经纺丝得本发明所述的tio2复合纤维。

实施例1

tio2复合纤维的制备步骤:

1)配置前驱体:称取7ml无水乙醇和3ml的冰醋酸于锥形瓶中作为溶剂,然后称取聚乙烯屁咯烷酮0.6g加入到上述混合溶液中,室温下搅拌均匀,再缓慢加入3.0g钛酸丁酯,继续搅拌,随后再称取1.2g的偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂,继续搅拌,随后,再分别加入适量的wcl6、agno3、氯化铁,继续搅拌2h,得到前驱体;

2)制备tio2复合纤维

将上述得到的前驱体和乙二醇混合,搅拌后在室温下超声10h,得到混合液,然后在酯化反应釜中加入pta、混合液、催化助剂,搅拌均匀后进行酯化,聚合,得到聚酯母粒,其中,酯化温度为250℃,压力400kpa,酯化率达到大于92.5%时进行缩聚反应,缩聚温度为300℃,抽真空至50mpa,缩聚至特性粘度为0.78时,出料,切料,得到聚酯母粒;聚酯母粒再经纺丝得本发明所述的tio2复合纤维。

本实施例,该tio2复合纤维中,该tio2质量占比为10%,wo3质量占比为3%,ag质量占比为2%,fe质量占比为1%。

实施例2

tio2复合纤维的制备步骤:

1)配置前驱体:称取7ml无水乙醇和3ml的冰醋酸于锥形瓶中作为溶剂,然后称取聚乙烯屁咯烷酮0.6g加入到上述混合溶液中,室温下搅拌均匀,再缓慢加入3.0g钛酸丁酯,继续搅拌,随后再称取1.2g的偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂,继续搅拌,随后,再分别加入适量的wcl6、agno3、氯化铁,继续搅拌2h,得到前驱体;

2)制备tio2复合纤维

将上述得到的前驱体和乙二醇混合,搅拌后在室温下超声10h,得到混合液,然后在酯化反应釜中加入pta、混合液、催化助剂,搅拌均匀后进行酯化,聚合,得到聚酯母粒,其中,酯化温度为250℃,压力400kpa,酯化率达到大于92.5%时进行缩聚反应,缩聚温度为300℃,抽真空至50mpa,缩聚至特性粘度为0.78时,出料,切料,得到聚酯母粒;聚酯母粒再经纺丝得本发明所述的tio2复合纤维。

本实施例,该tio2复合纤维中,该tio2质量占比为16%,wo3质量占比为4%,ag质量占比为3%,fe质量占比为3%。

实施例3

tio2复合纤维的制备步骤:

1)配置前驱体:称取7ml无水乙醇和3ml的冰醋酸于锥形瓶中作为溶剂,然后称取聚乙烯屁咯烷酮0.6g加入到上述混合溶液中,室温下搅拌均匀,再缓慢加入3.0g钛酸丁酯,继续搅拌,随后再称取1.2g的偶氮二甲酸二异丙酯作为发泡剂,继续搅拌,随后,再分别加入适量的wcl6、agno3、氯化铁,继续搅拌2h,得到前驱体;

2)制备tio2复合纤维

将上述得到的前驱体和乙二醇混合,搅拌后在室温下超声10h,得到混合液,然后在酯化反应釜中加入pta、混合液、催化助剂,搅拌均匀后进行酯化,聚合,得到聚酯母粒,其中,酯化温度为250℃,压力400kpa,酯化率达到大于92.5%时进行缩聚反应,缩聚温度为300℃,抽真空至50mpa,缩聚至特性粘度为0.78时,出料,切料,得到聚酯母粒;聚酯母粒再经纺丝得本发明所述的tio2复合纤维。

本实施例,该tio2复合纤维中,该tio2质量占比为20%,wo3质量占比为5%,ag质量占比为5%,fe质量占比为4%。

以上所述仅为本发明的较佳方式,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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