CN108393087A - 一种活性碳纤维负载光催化材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种活性碳纤维负载光催化材料的方法，该方法是以自制三氧化钨WO3、氧化石墨烯(GO)为原料，钛酸四丁酯为钛源，醋酸、聚乙二醇为水解抑制剂和表面活性剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为连接剂，以活性碳纤维(ACF)为负载，采用溶胶凝胶法制备银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛‑还原氧化石墨烯(Ag‑WO3/TiO2/RGO)的三元复合光催化涂层。通过本发明方法制得的活性碳纤维负载光催化材料在紫外光的照射下将乙烯分解为二氧化碳和水，有利于抑制果蔬的呼吸作用。
Description
技术领域
本发明涉及储藏室抗菌保鲜的技术领域，尤其是指一种活性碳纤维负载光催化材料的方法。
背景技术
我国是世界上的果蔬生产大国，由于目前贮运保鲜技术条件的落后，每年都有大量的果蔬产品腐烂变质，造成巨大的浪费。腐烂变质的主要原因是储藏过程中香蕉释放的乙烯和自身的病菌。
乙烯是采后果蔬腐败变质的重要因素之一，在密闭的保鲜环境中，乙烯能加快果蔬的呼吸强度，增强酶的代谢活性、加速细胞膜通透性和区格化损失，促进果实软化、蔬菜退绿，缩短果蔬贮藏品质和时间。传统的脱除乙烯的方法(如物理吸附法、高锰酸钾氧化法、减压脱除法等)在实际应用过程中都有一些缺陷，己不能完全满足经济发展的需求。据相关统计，现阶段我国新鲜水果的腐烂损耗率已达30％，而发达国家平均损耗率不到7％。
我国目前运用最为成熟的水果保鲜技术是冷藏技术，包括高温冷藏、低温冷藏、窖藏以及冷链运输等形式。而无论是何种保鲜技术，都需要注重一个重要的影响因素，水果贮藏环境中的乙烯含量。苹果、香蕉、柿子等水果从采摘到成熟，会不断释放很多挥发性气体物质，这些物质的成分组成非常复杂，而乙烯是其中一种关键成分，虽然总量不是很大，但对水果的影响非常大。与其他激素不同的是，由于乙烯强大的催熟作用，在水果保鲜贮藏技术中，乙烯的相关调节技术一直是该领域的研究热点。由于乙烯具备对水果的催熟作用以及促进呼吸酶的氧化作用，会在果蔬贮藏期间导致其品质下降，使得水果的贮藏保鲜期缩短。
清除环境中的乙烯是主要是物理吸附、氧化剂氧化、光催化氧化。其中物理吸附对有机物这类的物质吸附能力有限，容易发生解吸，其处理效果也有限。氧化剂氧化主要是采用高锰酸钾和臭氧，这两种氧化剂虽然价格便宜，容易获得，己得到广泛应用，但是它们需要经常更换，而且容易造成污染，并且臭氧会对人体造成伤害。光催化氧化法有高温催化氧化法和光催化氧化法。前者将温度升高到250℃左右，在催化剂的作用下脱出乙烯，其成本比较高，对制冷功率要求高。后者处理容易，很有市场前景。另外还有一些物理和化学相结合除去乙烯的方法。
因此，寻求更加高效、环保和节能的可持续发展的果蔬保鲜技术显得势在必行，对水果进行保鲜及加工是必不可少的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种活性碳纤维负载光催化材料的方法，通过该方法制得的活性碳纤维负载光催化材料在紫外光的照射下将乙烯分解为二氧化碳和水，有利于抑制果蔬的呼吸作用。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种活性碳纤维负载光催化材料的方法，该方法是以自制三氧化钨WO3、氧化石墨烯(GO)为原料，钛酸四丁酯为钛源，醋酸、聚乙二醇为水解抑制剂和表面活性剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为连接剂，以活性碳纤维(ACF)为负载，采用溶胶凝胶法制备银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛-还原氧化石墨烯(Ag-WO3/TiO2/RGO)的三元复合光催化涂层；其具体过程如下：
1)将钛酸四丁酯与无水乙醇按1:4～1:6的体积比混合后得到A溶液，用超声波清洗器超声振荡5～10min；
2)用电子天平称取所需质量的硝酸银粉末，使得A溶液中银离子的质量比为0.05％～0.08％之间；
3)滴加冰醋酸溶液调节PH值至3～4左右，随后持续超声振荡A溶液5～10min；
4)使用磁力搅拌器(加热恒温60℃)搅拌A溶液30～40min，封闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶；将溶胶烘干，450度热处理得到Ag-TiO2粉末；
5)取所需量的Ag-TiO2粉末(55～60％)、WO3(33～38％)粉末、1～2％聚乙烯毗咯烷酮、1～2％聚乙二醇分散于无水乙醇中形成B溶液，将B溶液超声分散2小时，室温下搅拌4小时；
6)将活性碳纤维(ACF)浸渍在B溶液中30～50min，再经过烘干、热处理即可得到活性碳纤维(ACF)负载的银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛-还原氧化石墨烯(Ag-WO3/TiO2/RGO)的三元复合光催化涂层。
在催化剂的负载中，基底的洁净度尤为重要，故需要对活性碳纤维(ACF)进行清洗处理，具体处理方法如下：
1)在玻璃烧杯中依次加入2～5％浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液、2～5％丙酮、80～85％无水乙醇、8～10％洗洁精形成C溶液；
2)配制浓度为0.5～1.2mg/ml的盐酸多巴胺D溶液；
3)将活性碳纤维(ACF)置于C溶液中超声处理30～40min；
4)将清洗后的活性性碳纤维(ACF)放入去离子水中超声清洗3次，每次10分钟；
5)将清洗干净的活性碳纤维(ACF)，垂直插入D溶液中浸泡3～6h，然后用氮气吹干。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
通过本发明方法制得的银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛/还原氧化石墨烯(Ag-WO3/TiO2/RGO)的三元复合光催化涂层的光催化氧化是指用银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛/还原氧化石墨烯(Ag-WO3/TiO2/RGO)在紫外光的照射条件下催化分解乙烯，将乙烯分解为二氧化碳和水。这对于储藏室这样的密闭空间而言，可以通过该方法减少少量氧气和增加一定量的二氧化碳，有利于抑制果蔬的呼吸作用。总之，本发明方法处理容易、成本低，很有市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本实施例所提供的活性碳纤维负载光催化材料的方法，该方法是以自制三氧化钨WO3、氧化石墨烯(GO)为原料，钛酸四丁酯为钛源，醋酸、聚乙二醇为水解抑制剂和表面活性剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为连接剂，以活性碳纤维(ACF)为负载，采用溶胶凝胶法制备银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛-还原氧化石墨烯(Ag-WO3/TiO2/RGO)的三元复合光催化涂层；其具体过程如下：
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2)用电子天平称取所需质量的硝酸银粉末，使得A溶液中银离子的质量比为0.05％～0.08％之间；
3)滴加冰醋酸溶液调节PH值至3～4左右，随后持续超声振荡A溶液5～10min；
4)使用磁力搅拌器(加热恒温60℃)搅拌A溶液30～40min，封闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶；将溶胶烘干，450度热处理得到Ag-TiO2粉末；
5)取所需量的Ag-TiO2粉末(55～60％)、WO3(33～38％)粉末、1～2％聚乙烯毗咯烷酮、1～2％聚乙二醇分散于无水乙醇中形成B溶液，将B溶液超声分散2小时，室温下搅拌4小时；
6)将活性碳纤维(ACF)浸渍在B溶液中30～50min，再经过烘干、热处理即可得到活性碳纤维(ACF)负载的银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛-还原氧化石墨烯(Ag-WO3/TiO2/RGO)的三元复合光催化涂层。
2、根据权利要求1所述的一种活性碳纤维负载光催化材料的方法，其特征在于：在催化剂的负载中，基底的洁净度尤为重要，故需要对活性碳纤维(ACF)进行清洗处理，具体处理方法如下：
1)在玻璃烧杯中依次加入2～5％浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液、2～5％丙酮、80～85％无水乙醇、8～10％洗洁精形成C溶液；
2)配制浓度为0.5～1.2mg/ml的盐酸多巴胺D溶液；
3)将活性碳纤维(ACF)置于C溶液中超声处理30～40min；
4)将清洗后的活性性碳纤维(ACF)放入去离子水中超声清洗3次，每次10分钟；
5)将清洗干净的活性碳纤维(ACF)，垂直插入D溶液中浸泡3～6h，然后用氮气吹干。
以上所述实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种活性碳纤维负载光催化材料的方法，其特征在于：该方法是以自制三氧化钨、氧化石墨烯为原料，钛酸四丁酯为钛源，醋酸、聚乙二醇为水解抑制剂和表面活性剂，聚乙烯吡咯烷酮为连接剂，以活性碳纤维为负载，采用溶胶凝胶法制备银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛-还原氧化石墨烯的三元复合光催化涂层；其具体过程如下：
1)将钛酸四丁酯与无水乙醇按1:4～1:6的体积比混合后得到A溶液，用超声波清洗器超声振荡5～10min；
2)用电子天平称取所需质量的硝酸银粉末，使得A溶液中银离子的质量比为0.05％～0.08％之间；
3)滴加冰醋酸溶液调节PH值至3～4左右，随后持续超声振荡A溶液5～10min；
4)使用磁力搅拌器搅拌A溶液30～40min，封闭陈化24h以上，得到稳定、均匀、清澈透亮的黄橙色溶胶；将溶胶烘干，450度热处理得到Ag-TiO2粉末；
5)取55～60％的Ag-TiO2粉末、33～38％的WO3粉末、1～2％聚乙烯毗咯烷酮、1～2％聚乙二醇分散于无水乙醇中形成B溶液，将B溶液超声分散2小时，室温下搅拌4小时；
6)将活性碳纤维浸渍在B溶液中30～50min，再经过烘干、热处理即可得到活性碳纤维负载的银离子掺杂的氧化钨/二氧化钛-还原氧化石墨烯的三元复合光催化涂层。
2.根据权利要求1所述的一种活性碳纤维负载光催化材料的方法，其特征在于：在催化剂的负载中，基底的洁净度尤为重要，故需要对活性碳纤维进行清洗处理，具体处理方法如下：
1)在玻璃烧杯中依次加入2～5％浓度为2～4mol/L的氢氧化钠溶液、2～5％丙酮、80～85％无水乙醇、8～10％洗洁精形成C溶液；
2)配制浓度为0.5～1.2mg/ml的盐酸多巴胺D溶液；
3)将活性碳纤维置于C溶液中超声处理30～40min；
4)将清洗后的活性性碳纤维放入去离子水中超声清洗3次，每次10分钟；
5)将清洗干净的活性碳纤维垂直插入D溶液中浸泡3～6h，然后用氮气吹干。
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