一种光催化纤维膜及其制备方法和应用

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种光催化纤维膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、ag2moo4作为钼酸盐家族重要的一员，在杀菌、表面增强拉曼光谱等方面均有重要应用。但是，因为ag2moo4材料光谱响应范围窄且光生载流子分离效率低，所以其关于光催化性能的研究较少。bi2wo6具有较窄的带隙(2.80ev)、较高的光化学稳定性和较强的氧化能力等特点。目前已有ag-bi2wo6、g-c3n4/bi2wo6和石墨烯复合bi2wo6等材料应用于光催化领域。

2、玉米醇溶蛋白是玉米胚乳中的主要蛋白，占玉米蛋白质总含量的80％，其中富含硫氨基酸，蛋白质分子间以较强的二硫键、疏水键相连，具有独特的成膜性。此外，玉米醇溶蛋白还具有生物相容性和自组装性等优异性能，目前已被应用于可降解薄膜、药物载体、生物组织支架等领域。

3、然而，基于ag2moo4、bi2wo6和玉米醇溶蛋白的复合材料应用于光催化领域却未见报道。因此，如何提供一种基于ag2moo4、bi2wo6和玉米醇溶蛋白的复合型光催化剂是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于ag2moo4、bi2wo6和玉米醇溶蛋白的复合型光催化纤维膜，弥补现有技术中的空白。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种光催化纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

4、1)将bi(no3)3、十六烷基三甲基溴化铵和na2wo4溶解于水中，加热条件下生成bi2wo6；

5、2)将步骤1)中得到的bi2wo6分散在水中，随后加入agno3得到混合溶液；将na2moo4溶液滴加到混合溶液中反应，生成ag2moo4/bi2wo6异质结；

6、3)将玉米醇溶蛋白和纤维素溶于乙酸中，得到前驱体溶液，随后将步骤2)中得到的ag2moo4/bi2wo6异质结与前驱体溶液混合，得到纺丝液；

7、4)将步骤3)中得到的纺丝液进行静电纺丝，制备得到光催化纤维膜。

8、优选的，步骤1)中bi(no3)3、十六烷基三甲基溴化铵、na2wo4和水的添加比为1～3mmol：0.03～0.08g：0.5～1.5mmol：60～100ml。

9、优选的，步骤1)中所述加热的温度为100～140℃，时间为20～28h。

10、优选的，步骤2)中bi2wo6、水和agno3的添加比为0.3～0.8g：25～35ml：0.25～0.35mmol；

11、所述na2moo4溶液中，na2moo4和水的配比为0.1～0.2mmol：25～35ml；

12、bi2wo6和na2moo4的比例为0.3～0.8g：0.1～0.2mmol；

13、agno3和na2moo4的摩尔比固定为2:1。

14、优选的，步骤2)中所述反应在黑暗避光和搅拌的条件下进行，搅拌的速度为300～500r/min，时间为2.5～4h。

15、优选的，步骤3)中所述的前驱体溶液中，玉米醇溶蛋白的质量浓度为10％～14％，纤维素的质量浓度为10％～14％；

16、ag2moo4/bi2wo6异质结和前驱体溶液的添加比为290～310mg：3ml；

17、所述纤维素包含乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。

18、优选的，步骤3)中所述混合在超声的条件下进行，超声频率为50～150hz，时间为0.1～1h。

19、优选的，步骤4)中静电纺丝的参数为：正电压4～5kv，负电压8～9kv，注射器喷头内径为0.65～0.75mm，注射器推进速度为0.008～0.018ml·min-1，喷头与接收器表面距离为15～20cm。

20、本发明的另一目的在于提供一种由所述的方法制备得到的光催化纤维膜。

21、本发明的再一目的在于提供一种光催化纤维膜作为环境友好型光催化膜在降解水体中抗生素的应用。

22、本发明至少具有如下有益效果：

23、本发明中ag2moo4带隙为3.25ev，其能带结构与bi2wo6的能带能够良好地匹配形成z型异质结。构建z型异质结结构，扩大了可见光的吸收范围，降低了光生载流子的复合速率，并增大了材料的孔隙率和比表面积，既增强了bi2wo6的光催化性能，又提高了ag2moo4的光响应范围，相比于单一的bi2wo6和ag2moo4材料，其光催化性能有了综合提升。此外，借助玉米醇溶蛋白的成膜性和优良的生物相容性，ag2moo4/bi2wo6异质结颗粒分散在玉米醇溶蛋白中，通过电纺形成的光催化纤维膜，不仅光催化性能优良，还具有生物毒性低，可重复利用并能回收附着膜上的光催化剂等优点，这对于光催化领域的发展具有积极的意义。

技术特征：

1.一种光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中bi(no3)3、十六烷基三甲基溴化铵、na2wo4和水的添加比为1～3mmol：0.03～0.08g：0.5～1.5mmol：60～100ml。

3.根据权利要求1或2所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述加热的温度为100～140℃，时间为20～28h。

4.根据权利要求3所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中bi2wo6、水和agno3的添加比为0.3～0.8g：25～35ml：0.25～0.35mmol；

5.根据权利要求1、2或4所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述反应在黑暗避光和搅拌的条件下进行，搅拌的速度为300～500r/min，时间为2.5～4h。

6.根据权利要求5所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述的前驱体溶液中，玉米醇溶蛋白的质量浓度为10％～14％，纤维素的质量浓度为10％～14％；

7.根据权利要求1、2、4或6所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述混合在超声的条件下进行，超声频率为50～150hz，时间为0.1～1h。

8.根据权利要求7所述的光催化纤维膜的制备方法，其特征在于，步骤4)中静电纺丝的参数为：正电压4～5kv，负电压8～9kv，注射器喷头内径为0.65～0.75mm，注射器推进速度为0.008～0.018ml·min-1，喷头与接收器表面距离为15～20cm。

9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的光催化纤维膜。

10.权利要求9所述的光催化纤维膜作为环境友好型光催化膜在降解水体中抗生素的应用。

技术总结
本发明提供了一种光催化纤维膜及其制备方法和应用，涉及复合材料领域。所述制备方法如下：1)Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;的制备；2)Ag<subgt;2</subgt;MoO<subgt;4</subgt;/Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;异质结的制备；3)将Ag<subgt;2</subgt;MoO<subgt;4</subgt;/Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;异质结均匀分散到玉米醇溶蛋白与纤维素的溶液中形成纺丝液；4)将纺丝液进行静电纺丝形成光催化纤维膜。Ag<subgt;2</subgt;MoO<subgt;4</subgt;/Bi<subgt;2</subgt;WO<subgt;6</subgt;异质结的形成可以有效提高半导体催化剂中电子和空穴的利用效率，以玉米醇溶蛋白为基底降低了异质结颗粒的毒性，通过静电纺丝成膜增加了材料的再利用性。本发明的材料表现出了优异的光催化性能和生物相容性，循环后仍具有较好的光催化活性，可用于有机污染的水处理。

技术研发人员：施文彦,付振宇,董真佑,陈文倩,唐量,徐刚
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13