CN107362781A - 一种用于空气净化的TiO2复合纤维 - Google Patents
一种用于空气净化的TiO2复合纤维 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及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。
Description
技术领域
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。
发明内容
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。
Claims (8)
1.一种用于空气净化的TiO2复合纤维，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的TiO2复合纤维，其特征在于，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。
3.根据权利要求2所述的TiO2复合纤维，其特征在于，所述TiO2复合纤维的比表面积为45.2m2/g，介孔孔径为25nm。
4.根据权利要求3所述的TiO2复合纤维，其特征在于，该TiO2复合纤维中TiO2质量占比为10～20％。
5.根据权利要求3述的TiO2复合纤维，其特征在于，该TiO2复合纤维中WO3质量占比为3～5％。
6.根据权利要求3所述的TiO2复合纤维，其特征在于，该TiO2复合纤维中Ag质量占比为2～5％。
7.根据权利要求3所述的TiO2复合纤维，其特征在于，该TiO2复合纤维中Fe质量占比为1～4％。
8.根据权利要求3所述的TiO2复合纤维，其特征在于，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。
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