本发明涉及环境净化材料技术领域，特别是一种光催化多功能石墨烯纤维材料及其制备方法。
背景技术：
随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们对生活品质提出了更高的要求，百姓购房，居室装修，以及石油、煤、天然气、化工制品、汽车等的应用与推广，在提高我们的生活水平的同时给我们的室内和室外空气带来一定程度的污染，尤其近年来室内装修日益豪华，家用化学品大量使用、吸烟、烹饪等人为活动造成的室内外空气污染问题已不容忽视，而环境的好坏直接影响着人们的身体健康，为了人们的身体健康，人们发明了光催化技术，利用太阳能在室温下将有机污染物氧化分解成h20,从而还原重金属无机离子，杀菌除味等，并将其应用到涂料、地板、玻璃、陶瓷等材料中，这在一定程度上能够减轻对环境的污染，但是目前具有此功能的纤维材料较少，而且现有的纤维材料在有机物分解率、细菌抑制率等方面都很低，对环境污染净化效果较差，不能对人的身体健康起到益处。
鉴于上述情况，有必要对现有的纤维材料加以改进，使其能够适应现在对空气净化材料的需要。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决目前纤维材料有机物分解率低、杀菌抑菌效果不明显等技术问题，因此设计了一种光催化多功能石墨烯纤维材料及其制备方法。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种光催化多功能石墨烯纤维材料，所述光催化多功能石墨烯纤维材料是由下述原料及按照下述重量百分比制成的混合物：聚丙烯母粒10～25％、聚丙烯切片75～90％；其中，所述聚丙烯母粒是由下述原料及按照下述重量百分比制成的混合物：4～16％纳米钨、1～9％稀土氧化物、9～24％助催化材料、0.1～20％石墨烯材料、50～84％聚丙烯，其余为助剂。
对方案的进一步描述，所述助剂包括分散剂、偶联剂、消泡剂，其中助剂的成分在聚丙烯母粒中的重量百分比分别为：0.3～3％分散剂、0.2～5％偶联剂和0.1～1％消泡剂。
对方案的进一步补充，所述稀土氧化物为er3+、pr3+、sin3+、nd3+、gd3+、eu3+、ce3+中的一种或多种混合而成。
对方案的进一步补充，所述助催化材料为六环石粉体、电气石粉体中的一种或两种混合而成，其中六环石粉体、电气石粉体的粒径为0.5～3μm。
对方案的进一步补充，所述分散剂为pe-g-st、pp-g-st、abs-g-mah、pe-g-mah、pp-g-mah、聚乙烯蜡、液体蜡中任意一种。
对方案的进一步补充，所述偶联剂为钛酸脂、磷酸酯、硅烷中任意一种，所述消泡剂为聚硅氧烷。
一种光催化多功能石墨烯纤维材料的制备方法，一、取180～240g钨酸盐于容器中，先加足量水溶解完全，然后加入过量稀酸直至全部生成黄色沉淀，静置24～30小时后，水洗并过滤沉淀3～5次后，再在沉淀中加入质量分数为15％的氨水至黄色沉淀全部转化为透明胶体；二、取120～160g稀土氧化物于容器中，加足量稀硝酸溶解完全，接着加50～80g助溶剂混合均匀，再加入200～1800g石墨烯材料，室温下搅拌0.4～0.6小时得到稀土石墨烯硝酸盐混合溶液；三、将步骤一中得到的透明胶体加入步骤二中得到的稀土硝酸盐混合溶液中，再加入1/4～1/3步骤一中溶解钨酸盐的水，室温下搅拌0.8～1.2小时后，滴加稀酸至溶液ph值为3～5,静置4～5小时形成溶胶；四、在溶胶中加入500～2000g助催化材料，以1000～3000转/分钟搅拌至溶胶混合均匀，静置2～4小时得到湿凝胶；五、将湿凝胶在100～110℃下烘干并研磨成粉末，再将粉末于450～560℃下煅烧1.5～2.5小时后再次研磨均匀，然后经超声分散即得到粒径为0.5～5微米含有稀土掺杂纳米氧化钨的光催化多功能纤维材料粉体；六、在光催化多功能纤维材料粉体中加入3～4倍于粉体质量的烘干聚丙烯基体、15～200g分散剂、20～280g偶联剂和10～100g消泡剂，并混合均匀，在180～220℃下经螺杆挤出机熔融、捏合、挤出、切粒后制成聚丙烯母粒；七、在制成的聚丙烯母粒中加入3～9倍于母粒质量的聚丙烯切片并混合均匀，经螺杆挤出机熔融、捏合、挤出、切粒后制成光催化多功能纤维切片，然后再经常规的熔融纺丝和变形工艺制成光催化多功能纤维材料。
对方案的进一步补充，所述钨酸盐为偏钨酸铵、钨酸钠、钨酸钾中任意一种。
对方案的进一步补充，所述助溶剂为甲醇、乙种、冰醋酸中任意一种。
对方案的进一步补充，所述的聚丙烯基体为具有可纺性的聚丙烯pp。
对方案的进一步补充，所述的稀酸为稀硝酸、稀盐酸、稀硫酸中任意一种。
其有益效果在于，光催化多功能纤维材料具有更大的比表面积，能与空气中的有机污染物充分接触，可以更快速、高效地消除空气中的有机污染物，还原重金属无机离且分解率高、杀菌抑菌效果好、可循环使用。
具体实施方式
首先说明本发明的设计初衷，是由于目前具有此功能的纤维材料较少，而且现有的纤维材料在有机物分解率、细菌抑制率等方面都很低，对环境污染净化效果较差，不能对人的身体健康起到益处，为此本发明提供了一种光催化多功能石墨烯纤维材料及其制备方法。
一种光催化多功能纤维材料，所述光催化多功能石墨烯纤维材料是由下述原料及按照下述重量百分比制成的混合物：聚丙烯母粒25％、聚丙烯切片75％；其中，聚丙烯母粒由3％纳米钨、2％稀土氧化物、12％助催化材料、8％石墨烯材料、74.1％聚丙烯、0.3％分散剂、0.4％偶联剂和0.2％消泡剂组成。
具体制备方法包括以下步骤：
一、取180克钨酸钠于烧杯中，先加3400ml去离子水溶解完全，然后加入1200ml稀盐酸直至全部生成黄色沉淀，静置24小时后，用去离子水清洗过滤沉淀3次后，再在沉淀中加入质量分数为15％的稀氨水至黄色沉淀全部转化为透明纳米钨胶体；
二、将40克的氧化钐和80克的氧化铕放于烧杯中，加足量稀硝酸溶解完全，加50克乙醇并混合均匀，再加入80克石墨烯材料，室温搅排0.4小时得稀土-石墨烯硝酸盐混合溶液；
三、将步骤一中得到的透明纳米钨胶体加入步骤二中稀土-石墨烯硝酸盐混合溶液中，再加入850ml去离子水，室温下搅拌0.8小时后，滴加稀盐酸至ph值为3，静置4小时形成含有钐、铕和石墨烯掺杂纳米氧化钨溶胶；
四、在溶胶中加入800克粒径为0.5微米的六环石粉体和400克粒径为1微米电气石粉体的混合粉体，以1000转/分钟搅拌至溶胶混合均匀，静置2小时得到湿凝胶；
五、将湿凝胶在100℃下烘干并在玛瑙研钵中碾成粉末，再将粉末放入马弗炉中在450℃下煅烧1.5小时后再次研磨均匀，然后经超声分散即得到粒径为2微米含有钐、铕和石墨烯掺杂纳米氧化钨的光催化多功能材料粉体；
六、在含有钐、铕和石墨烯掺杂纳米氧化钨的光催化多功能材料粉体中加入3倍于粉体质量的聚丙烯pp、15克聚乙烯蜡、20克钛酸酯和10克聚硅氧烷，并混合均匀，在180℃下经螺旋杆挤出机熔融、捏合、挤出，制成聚丙烯母粒；
七、在制成的聚丙烯母粒中加入3倍于母粒质量的聚丙烯切片并混合均匀，经螺杆挤出机熔融、捏合、挤出、切粒后制成光催化多功能石墨烯纤维切片，然后再经常规的熔融纺丝和变形工艺制成光催化多功能石墨烯纤维材料。
实施例2:
一种光催化多功能纤维材料，所述光催化多功能石墨烯纤维材料是由下述原料及按照下述重量百分比制成的混合物：聚丙烯母粒16.7％、聚丙烯切片83.3％；其中，聚丙烯母粒由4.8％纳米钨、3％稀土氧化物、10％助催化材料、2％石墨烯材料、71.7％聚丙烯、3％分散剂、4.6％偶联剂和0.9％消泡剂组成。
具体制备方法包括以下步骤：
一、取240克钨酸钠于烧杯中，先加4500ml去离子水溶解完全，然后加入1500ml稀盐酸直至全部生成黄色沉淀，静置30小时后，用去离子水清洗过滤沉淀5次后，再在沉淀中加入质量分数为15％的稀氨水至黄色沉淀全部转化为透明纳米钨胶体；
二、取将160克的氧化镨于烧杯中，加足量稀硝酸溶解完全，加80克冰醋酸并混合均匀，再加入40克石墨烯材料，室温搅排0.6小时得稀土-石墨烯硝酸盐混合溶液；
三、将透明纳米钨胶体加入稀土-石墨烯硝酸盐混合溶液中，再加入1500ml去离子水，室温下搅拌1小时后，滴加稀盐酸至ph值为5，静置5小时形成含有镨和石墨烯掺杂纳米氧化钨溶胶；
四、在溶胶中加入600克粒径为1.5微米六环石粉体，以3000转/分钟搅拌至溶胶混合均匀，静置4小时得到湿凝胶；
五、将湿凝胶在120℃下烘干并在玛瑙研钵中碾成粉末，再将粉末放入马弗炉中在500℃下煅烧2小时后再次研磨均匀，然后经超声分散即得到粒径为2微米含有镨和石墨烯掺杂纳米氧化钨的光催化多功能材料粉体；
六、在含有钐、铕和石墨烯掺杂纳米氧化钨的光催化多功能材料粉体中加入4倍于粉体质量的聚丙烯pp、210克液体蜡、260克磷酸酯和80克聚硅氧烷，并混合均匀，在190℃下经螺旋杆挤出机熔融、捏合、挤出，制成聚丙烯母粒；
七、在制成的聚丙烯母粒中加入4倍于母粒质量的聚丙烯切片并混合均匀，经螺杆挤出机熔融、捏合、挤出、切粒后制成光催化多功能石墨烯纤维切片，然后再经常规的熔融纺丝和变形工艺制成光催化多功能石墨烯纤维材料。
实施例3:
一种光催化多功能纤维材料，所述光催化多功能石墨烯纤维材料是由下述原料及按照下述重量百分比制成的混合物：聚丙烯母粒20％、聚丙烯切片80％；其中，聚丙烯母粒由3％纳米钨、2.5％稀土氧化物、12％助催化材料、6％石墨烯材料、74％聚丙烯、1％分散剂、1％偶联剂和0.5％消泡剂组成。
具体制备方法包括以下步骤：
一、取210克钨酸钾于烧杯中，先加4300ml去离子水溶解完全，然后加入1300ml稀盐酸直至全部生成黄色沉淀，静置28小时后，用去离子水清洗过滤沉淀5次后，再在沉淀中加入质量分数为15％的稀氨水至黄色沉淀全部转化为透明纳米钨胶体；
二、取将80克的氧化铈和80克的氧化轧于烧杯中，加足量稀硝酸溶解完全，加30克冰醋酸和30克pe-g-st混合均匀，再加入80克石墨烯材料，室温搅排2小时得稀土-石墨烯硝酸盐混合溶液；
三、将透明纳米钨胶体加入稀土-石墨烯硝酸盐混合溶液中，再加入1800ml去离子水，室温下搅拌1.5小时后，滴加稀盐酸至ph值为5，静置6小时形成含有铈、轧和石墨烯掺杂纳米氧化钨溶胶；
四、在溶胶中加入2000克粒径为3微米的电气石粉体，以2000转/分钟搅拌至溶胶混合均匀，静置4.5小时得到湿凝胶；
五、将湿凝胶在110℃下烘干并在玛瑙研钵中碾成粉末，再将粉末放入马弗炉中在400℃下煅烧3小时后再次研磨均匀，然后经超声分散即得到粒径为5微米含有铈、轧和石墨烯掺杂纳米氧化钨的光催化多功能材料粉体；
六、在含有铈、轧和石墨烯掺杂纳米氧化钨的光催化多功能材料粉体中加入3.5倍于粉体质量的聚丙烯pp、220克液体蜡、250克磷酸酯和80克聚硅氧烷，并混合均匀，在200℃下经螺旋杆挤出机熔融、捏合、挤出，制成聚丙烯母粒；
七、在制成的聚丙烯母粒中加入5倍于母粒质量的聚丙烯切片并混合均匀，经螺杆挤出机熔融、捏合、挤出、切粒后制成光催化多功能石墨烯纤维切片，然后再经常规的熔融纺丝和变形工艺制成光催化多功能石墨烯纤维材料。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。