CN104562297A - 一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法 - Google Patents
一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104562297A CN104562297A CN201510058409.3A CN201510058409A CN104562297A CN 104562297 A CN104562297 A CN 104562297A CN 201510058409 A CN201510058409 A CN 201510058409A CN 104562297 A CN104562297 A CN 104562297A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrostatic spinning
- preparation
- titania
- silica
- spinning liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝胶液的制备方法,以钛酸四丁酯为钛源,制备出钛溶胶,然后加入正硅酸乙酯、纺丝助剂混合均匀,得到静电纺丝胶液。发明提供的静电纺丝液纺丝性能好,稳定性好,采用环保型原料,制备过程中无有毒物质释放,反应条件温和,该静电纺丝液氧化钛、氧化硅粒径为真正上的纳米级,在静电纺丝液中的分散性好。
Description
技术领域:
本发明涉及静电纺丝技术领域,具体的涉及一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法。
背景技术:
氧化钛作为光催化氧化催化剂,在紫外-可见光或近紫外-可见光的照射下,室温下就可以将多种有机污染物转化为二氧化碳和水。氧化钛作为绿色环保型光催化剂,已在水净化、空气净化、消毒抗菌、癌症治疗以及污染处理等领域中得到了广泛的研究和应用。氧化钛具有良好的化学稳定性,抗耐磨性,价格低,安全无毒,近几年来被广泛用于纺织领域。
氧化钛的晶型和晶粒尺寸对氧化钛的光催化活性有重要的影响。氧化钛有三种晶型(相)锐钛矿相、金红石相和板钛矿相,几种晶相之间随着温度、颗粒大小的变化相互转化。作为光催化剂的氧化钛有锐钛矿相和金红石相,其中锐钛矿相催化活性较高,金红石相氧化钛表面吸附有机物及氧气的能力不如锐钛矿相,形成的光生电子和空穴易复合而导致催化活性下降。研究表明,纳米量级的氧化钛晶粒的光催化活性更高。
氧化钛纤维是一种具有多晶结构的陶瓷纤维材料,其直径一般在几至几十微米,由于其具有纳米尺度的晶粒,合适的晶相,较大的比表面积的气孔体积,使得其具有较高的催化性能,而且纤维的形状特点和蓬松结构,对光的利用效率高。目前,常用的氧化钛纤维的生产方法有钛酸盐脱碱法、浸渍法、溶胶-凝胶法等,但是这几种方法制备的氧化钛纤维,长度仅为微米级,有机物含量较高,得到的氧化钛纤维强度低。
中国专利(201310076806.4)一种氧化钛-氧化锆复合纤维的制备方法,其通过有机钛化合物、有机锆聚合物溶于有机溶剂中,减压蒸缩得到纺丝液,再通过离心甩丝法得到氧化钛-氧化钙复合纤维前驱体,在中高温热处理得到氧化锆-氧化钛纤维,该方法虽然能很好的提高纤维的机械性能,但是制备过程中,所用溶剂易挥发,而且反应条件苛刻,难以控制,成本高。
发明内容:
本发明的目的是提供一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,本发明提供的静电纺丝液纺丝性能好,稳定性好,采用环保型原料,制备过程中无有毒物质释放,反应条件温和,该静电纺丝液氧化钛、氧化硅粒径为真正上的纳米级,在静电纺丝液中的分散性好。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝胶液的制备方法,包括以下步骤:
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,边滴加边搅拌,滴加完毕后,升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,搅拌50-100min,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
作为上述技术方案的优选,所述离子液体的阳离子为吡啶类阳离子和/或季胺盐类阳离子,阴离子为氟离子和/或醋酸根离子。
作为上述技术方案的优选,其特征在于,步骤(1)中,钛酸四丁酯的添加量,以氧化钛计,占纺丝胶液质量比为9-12%。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,三乙胺的添加量,占纺丝液中氧化钛质量比为0.5-3%。
作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,所述有机硅溶胶粒径为20-30nm,其中氧化硅的含量为50-80%。
作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,有机硅的添加量,以氧化硅计,占纺丝液质量比为2-6%。
作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,所述的纺丝助剂为聚丙烯酰胺,其粒径为500-600目。
作为上述技术方案的优选,所得静电纺丝液的pH为5-8。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明采用离子液体作为溶剂,其不挥发,不具有燃烧性和爆炸性,是非常安全和环保的溶剂,很好的化学和热稳定性,而且可以很好的固定催化剂,易于化学产物进行分离;本发明利用钛酸四丁酯的缓慢水解并通过高温蒸馏来制备氧化钛,制备的氧化钛粒径为10-20nm,其比表面积大,光催化性能好,氧化硅的加入,可以限制晶粒边界迁移率,同时抑制晶体在高温下长大,使氧化钛的晶型受温度,稳定剂等外来因素的影响减弱,从而保证氧化钛稳定的光催化性能;
本发明提供的静电纺丝液的制备方法,反应条件温和,易控制,所使用原料都是环保型物质,价格低廉,成本低。
具体实施方式:
下面通过实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,其滴加速度为1mL/min,边滴加边搅拌,滴加完毕后,将溶液升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,在500-1000转/分的状态下搅拌50-100min,之后在800-1000W的功率下超声振荡2-3h,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
实施例2
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,其滴加速度为1mL/min,边滴加边搅拌,滴加完毕后,将溶液升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,在500-1000转/分的状态下搅拌50-100min,之后在800-1000W的功率下超声振荡2-3h,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
实施例3
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,其滴加速度为1mL/min,边滴加边搅拌,滴加完毕后,将溶液升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,在500-1000转/分的状态下搅拌50-100min,之后在800-1000W的功率下超声振荡2-3h,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
实施例4
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,其滴加速度为1mL/min,边滴加边搅拌,滴加完毕后,将溶液升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,在500-1000转/分的状态下搅拌50-100min,之后在800-1000W的功率下超声振荡2-3h,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
实施例5
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,其滴加速度为1mL/min,边滴加边搅拌,滴加完毕后,将溶液升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,在500-1000转/分的状态下搅拌50-100min,之后在800-1000W的功率下超声振荡2-3h,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
实施例6
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,其滴加速度为1mL/min,边滴加边搅拌,滴加完毕后,将溶液升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,在500-1000转/分的状态下搅拌50-100min,之后在800-1000W的功率下超声振荡2-3h,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
下面对本发明提供的氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝胶液的性能进行测试。
(1)可纺性测试
用结构粘度△η来表示,其越大,纺丝液的可纺性越差,纤维成形越困难,纤维力学性能也越差。
表1
从表1来看,本发明提供的纺丝液的可纺性随温度变化不大,可纺性能稳定。
(2)将本发明提供的静电纺丝胶液制备成纤维进行力学性能测试,采用YC(B)026D-250型电子织物强力仪器测试。
表2
从表2来看,本发明提供的纺丝胶液制备的纤维断裂强度大,机械性能好。
Claims (8)
1.一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝胶液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将离子液体置于500mL三口烧瓶中,开动搅拌机,在800-1000转/分的状态下,缓慢滴加钛酸四丁酯,边滴加边搅拌,滴加完毕后,升温至40-50℃,滴加三乙胺,滴加完毕后升温至120-180℃,通入带水的氮气,回流12-24h;
(2)回流结束后,降温至60-80℃,继续加入有机硅溶胶、纺丝助剂,搅拌50-100min,得到氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液。
2.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,所述离子液体的阳离子为吡啶类阳离子和/或季胺盐类阳离子,阴离子为氟离子和/或醋酸根离子。
3.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,钛酸四丁酯的添加量,以氧化钛计,占纺丝胶液质量比为9-12%。
4.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,三乙胺的添加量,占纺丝液中氧化钛质量比为0.5-3%。
5.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述有机硅溶胶粒径为20-30nm,其中氧化硅的含量为50-80%。
6.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,有机硅的添加量,以氧化硅计,占纺丝液质量比为2-6%。
7.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的纺丝助剂为聚丙烯酰胺,其粒径为500-600目。
8.如权利要求1所述的一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法,其特征在于,所得静电纺丝液的pH为5-8。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510058409.3A CN104562297B (zh) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | 一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510058409.3A CN104562297B (zh) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | 一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104562297A true CN104562297A (zh) | 2015-04-29 |
CN104562297B CN104562297B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=53079341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510058409.3A Active CN104562297B (zh) | 2015-02-04 | 2015-02-04 | 一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104562297B (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105780191A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-07-20 | 海安县兄弟合成纤维有限公司 | 一种WO3/TiO2/SiO2复合纤维 |
CN105951215A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-09-21 | 海安县兄弟合成纤维有限公司 | 一种TiO2/SiO2/γ-Bi2O3复合纤维 |
CN109837610A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-04 | 湘潭大学 | 一种Na2TiSiO5-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
KR102077419B1 (ko) * | 2019-01-17 | 2020-02-13 | 충남대학교산학협력단 | 이산화티탄이 고정화된 메조다공성 실리카 나노섬유 및 제조방법 |
CN111689758A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-22 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种静电双喷制备凹凸棒/纳米陶瓷纤维多孔复合材料的方法 |
CN113957567A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-01-21 | 山东大学 | 一种TiO2-SiO2前驱体溶胶纺丝液及钛硅复合氧化物纳米纤维的制备方法 |
CN115477546A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-12-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种中熵陶瓷纳米纤维气凝胶及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6191067B1 (en) * | 1996-12-26 | 2001-02-20 | Sumitomo Chemical, Ltd. | Titania fiber, method for producing the fiber and method for using the fiber |
CN1584156A (zh) * | 2004-06-11 | 2005-02-23 | 山东大学 | 二氧化钛纤维的制备方法 |
CN101306839A (zh) * | 2008-07-10 | 2008-11-19 | 长春理工大学 | 一种制备二氧化钛纳米带的方法 |
CN101831728A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-09-15 | 南京理工大学 | 纳米晶光催化二氧化钛纤维的制备方法 |
CN103316625A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-25 | 吉林大学 | 一种氧化硅/氧化钛复合介孔柔性无纺纤维膜、制备方法及其应用 |
-
2015
- 2015-02-04 CN CN201510058409.3A patent/CN104562297B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6191067B1 (en) * | 1996-12-26 | 2001-02-20 | Sumitomo Chemical, Ltd. | Titania fiber, method for producing the fiber and method for using the fiber |
CN1584156A (zh) * | 2004-06-11 | 2005-02-23 | 山东大学 | 二氧化钛纤维的制备方法 |
CN101306839A (zh) * | 2008-07-10 | 2008-11-19 | 长春理工大学 | 一种制备二氧化钛纳米带的方法 |
CN101831728A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-09-15 | 南京理工大学 | 纳米晶光催化二氧化钛纤维的制备方法 |
CN103316625A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-25 | 吉林大学 | 一种氧化硅/氧化钛复合介孔柔性无纺纤维膜、制备方法及其应用 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105780191A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-07-20 | 海安县兄弟合成纤维有限公司 | 一种WO3/TiO2/SiO2复合纤维 |
CN105951215A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-09-21 | 海安县兄弟合成纤维有限公司 | 一种TiO2/SiO2/γ-Bi2O3复合纤维 |
KR102077419B1 (ko) * | 2019-01-17 | 2020-02-13 | 충남대학교산학협력단 | 이산화티탄이 고정화된 메조다공성 실리카 나노섬유 및 제조방법 |
CN109837610A (zh) * | 2019-02-26 | 2019-06-04 | 湘潭大学 | 一种Na2TiSiO5-C纳米纤维的静电纺丝制备方法 |
CN111689758A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-22 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种静电双喷制备凹凸棒/纳米陶瓷纤维多孔复合材料的方法 |
CN111689758B (zh) * | 2020-05-13 | 2022-08-19 | 明光市铭垚凹凸棒产业科技有限公司 | 一种静电双喷制备凹凸棒/纳米陶瓷纤维多孔复合材料的方法 |
CN113957567A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-01-21 | 山东大学 | 一种TiO2-SiO2前驱体溶胶纺丝液及钛硅复合氧化物纳米纤维的制备方法 |
CN115477546A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-12-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种中熵陶瓷纳米纤维气凝胶及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104562297B (zh) | 2016-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104562297A (zh) | 一种氧化钛-氧化硅纳米纤维用静电纺丝液的制备方法 | |
KR101336286B1 (ko) | 탄소나노섬유 복합체의 제조방법 및 이를 통해 제조된 탄소나노섬유 복합체 | |
Aryal et al. | Multi-walled carbon nanotubes/TiO2 composite nanofiber by electrospinning | |
Yin et al. | Synthesis and photocatalytic properties of fibrous titania prepared from protonic layered tetratitanate precursor in supercritical alcohols | |
Yan et al. | Synthesis and characterization of silica nanoparticles preparing by low-temperature vapor-phase hydrolysis of SiCl4 | |
Zhang et al. | The formation of mesoporous TiO2 spheres via a facile chemical process | |
Tu et al. | Incorporation of rectorite into porous polycaprolactone/TiO2 nanofibrous mats for enhancing photocatalysis properties towards organic dye pollution | |
Menzel et al. | Impact of hydrothermal processing conditions on high aspect ratio titanate nanostructures | |
Liu et al. | Cellulose‐nanowhisker‐templated synthesis of titanium dioxide/cellulose nanomaterials with promising photocatalytic abilities | |
CN103272576B (zh) | 一种钒酸盐纳米纤维光催化剂及其制备方法 | |
CN101293669B (zh) | 锐钛矿和金红石可控相比例纳米二氧化钛粉体的制备方法 | |
CN101720787B (zh) | 一种载银磷酸锆/纳米二氧化钛复合抗菌剂及其制备方法 | |
CN103316625B (zh) | 一种氧化硅/氧化钛复合介孔柔性无纺纤维膜、制备方法及其应用 | |
CN102698730A (zh) | 一种硼、铈共掺杂纳米二氧化钛中空纤维材料的制备方法 | |
CN105525383A (zh) | 一种耐高温抗菌醋酸纤维素材料的制备方法 | |
Liu et al. | One-step synthesis of unique thorn-like BaTiO3–TiO2 composite nanofibers to enhance piezo-photocatalysis performance | |
KR20190041570A (ko) | 나노복합체 및 이의 제조방법 | |
CN105887332A (zh) | 一种具有可见光催化的氮掺杂的柔性TiO2/SiO2纳米纤维薄膜的制备方法 | |
CN111074379A (zh) | 一种氧化铝-氧化锆复合短纤维及其制备方法 | |
Saleem et al. | Direct growth of m-BiVO4@ carbon fibers for highly efficient and recyclable photocatalytic and antibacterial applications | |
CN103127923B (zh) | 一种二氧化钛-氧化锆复合纤维的制备方法 | |
KR20100128840A (ko) | 전기방사와 방사선 조사를 이용한 이산화티탄 나노섬유의 제조방법 및 이 방법으로 제조되는 이산화티탄 나노섬유 | |
CN105107548A (zh) | 一种多孔结构金属/稀土共掺杂无机纳米纤维光催化材料的制备方法 | |
Gunji et al. | Synthesis and photocatalytic properties of SiO 2/TiO 2 nanofibers using templates of TEMPO-oxidized cellulose nanofibers | |
Li et al. | Photocatalytic activity of different morphologies TiO2 nanofibers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhou Zhenwu Inventor before: Fang Yongqiang |
|
COR | Change of bibliographic data | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160719 Address after: 515144, Guangdong, Shantou province Chaonan Si Si Gang Industrial Zone Applicant after: Guangdong Winpard Industry Co., Ltd. Address before: Eight in the village of Lake Salt Road West Zhen Zijin bridge Wuxing District 313000 Zhejiang city of Huzhou Province Applicant before: Huzhou Shenxiang Silk Co., Ltd. |
|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |