CN111001399A - 一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维及其制备方法。本发明以SiO2溶胶为主要原料，在其中掺加少量ZrO2溶胶，通过纺丝设备进行纺丝，制得凝胶纤维；采用烧结方法将其烧制为陶瓷纤维；陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶；然后，干燥、高温烧结，制得负载二氧化钛的SiO2‑ZrO2陶瓷纤维，即为用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维。本发明制备的负载二氧化钛的SiO2‑ZrO2陶瓷纤维可用作窗纱纱网的材料，其具有较好的光催化功能。本发明制备的负载二氧化钛的SiO2‑ZrO2陶瓷纤维的制备方法简单，原料来源广泛，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷纤维的制备技术领域，具体涉及一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维及其制备方法。
背景技术
窗纱一般指装在门窗上或门窗外边有框的纱网，这类窗纱的功能主要是防止昆虫和蚊蝇等飞入室内。窗纱是我们日常生活中常用的装饰材料，几乎每个家庭都会使用窗纱，窗纱质量一定程度上影响着居家生活质量。窗纱的种类很多，主要包括：尼龙类窗纱和金属类窗纱等。
随着人们生活水平的提高，人们希望窗纱不仅仅只具有防止昆虫和蚊蝇等飞入室内的功能，还希望窗纱具有一些特殊的功能，如：净化空气、美化环境等，如：中国发明专利申请号201511021378.0公布了一种空气净化纳米纤维纱窗及其制作方法，该专利发明的纱窗可以有效吸附NH3、CO、NO2等污染气体；不足之处是该纱窗对气体的吸附量是有限的。当前，气体环境污染危害着人们的健康，大气有机污染物、氮氧化物、硫化物、二氧化碳等对人体的健康不利。窗纱如果能有效地清除这些有害气体，那么，这种纱窗将具有很好的应用前景。
针对大气中的气体污染问题，一些学者对此开展了深入的研究，吕鲲等报道了纳米二氧化钛催化技术与大气污染治理(《中国环境科学》，2018，38(3)：852-861)；彭丽婧等报道了纳米二氧化钛光催化降解室内甲醛气体的研究进展(《大气与环境光学学报》，2017，12(2)：93-99)。在这些研究的基础上，本发明实现了纱窗对净化空气中有害气体的突破。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维，以解决现有技术中存在的不足，本发明制备的陶瓷纤维可用于窗纱纱网的原材料，其对有害气体具有较好的光催化功能。
本发明的目的在于提供一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维，该陶瓷纤维可由下述方法制备获得：以SiO2溶胶为主要原料，在其中掺加少量ZrO2溶胶，通过纺丝设备进行纺丝，制得凝胶纤维；采用烧结方法将其烧制为陶瓷纤维；陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶；然后，干燥、高温烧结，制得负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维，即为用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维。
本发明的另一目的在于提供上述所述一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)SiO2溶胶的制备：将正硅酸乙酯与无水乙醇混合搅拌，然后加入去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液，均匀搅拌1～3小时，反应温度为70～85℃。
优选地，所述正硅酸乙酯(mL)与无水乙醇(mL)的体积比为：1∶1～2，所述去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液的配制方法为：将去离子水(mL)、18％盐酸(mL)、无水乙醇(mL)按50～70∶10～20∶10～20的体积比进行配制。
(2)ZrO2溶胶的制备：将五水硝酸锆溶于无水乙醇，在混合液中加入然后加入去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液，均匀搅拌1～3小时。
优选地，所述五水硝酸锆(g)与无水乙醇(mL)的质量体积比为：1∶10～20，所述去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液的配制方法为：将去离子水(mL)、18％盐酸(mL)、无水乙醇(mL)按50～70∶10～20∶10～20的体积比进行配制。
(3)SiO2-ZrO2陶瓷纤维的制备：将步骤(1)制备的SiO2溶胶和步骤(2)制备的ZrO2溶胶均匀搅拌1～2小时，制得混合溶胶；于室温下将其静置2～6小时，不断测定混合溶胶的黏度，即用玻璃棒浸入溶胶中并缓慢提起，观察细长丝线的形成状态，待溶胶符合纺丝的黏度，其黏度达到10～85Pa·s时，制得待纺丝的混合溶胶；将混合溶胶加入纺丝系统进行纺丝，制得凝胶纤维；将凝胶纤维在马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到500～700℃，烧结时间为3～5小时，制得SiO2-ZrO2陶瓷纤维。
优选地，所述步骤(1)制备的SiO2溶胶(mL)和步骤(2)制备的ZrO2溶胶(mL)的体积比为：1∶0.1～0.2。
(4)负载二氧化钛：将SiO2-ZrO2陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶，在60～80℃干燥4～6小时，在400～500℃条件下烧结，烧结时间为4～6小时，制得负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维，即为用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维。
所述二氧化钛溶胶的制备方法为：在50～70℃条件下，将钛酸四丁酯与三乙醇胺混合，加入去离子水、无水乙醇和冰醋酸的混合液，均匀搅拌2～4小时。
优选地，所述钛酸四丁酯(mL)与三乙醇胺(mL)的体积比为：1∶0.2～0.4，所述去离子水、无水乙醇和冰醋酸的混合液的配制方法为：将去离子水(mL)、无水乙醇(mL)、98％冰醋酸(mL)按50～70∶10～20∶3～5的体积比进行配制。
本发明具有如下显著特点：
(1)本发明制备的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维对苯、甲苯和二甲苯有较强的光催化降解性能。
(2)本发明制备的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维中掺有ZrO2，其可以提高纤维的强度；陶瓷纤维的表面负载二氧化钛，其可以有效地催化降解苯、甲苯和二甲苯等有毒气体。
(3)本发明利用SiO2-ZrO2陶瓷纤维耐高温的特点，采用浸润的方法将二氧化钛溶胶涂覆在其表面，通过高温烧结方法实现二氧化钛的有效负载。
(4)本发明制备的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维可用于窗纱纱网的原材料，其具有较好的光催化功能，因此，采用该材料制备的窗纱也具有较好的光催化功能。
(5)本发明制备的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维的制备方法简单，原料来源广泛，具有很好的应用前景。
附图说明
图1实施例1～3中纺丝设备示意图(1.氮气；2.压力容器；3.喷丝头；4.丝线；5.移动头；6.滚筒；7.控温装置；8.发动机)。
图2实施例1～3中浸润设备示意图(1.支架；2.集纱板；3.浸润槽；4.冷却系统；5.牵引系统；6.收卷支架)。
图3实施例1中负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维a的电镜图。
具体实施方式
以下所述实施例详细说明了本发明。
实施例1
在本实施例中，一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
(1)SiO2溶胶的制备：将100mL正硅酸乙酯与150mL无水乙醇混合搅拌，然后加入60mL去离子水、15mL18％盐酸、15mL乙醇的混合溶液，均匀搅拌2小时，反应温度为80℃。
(2)ZrO2溶胶的制备：将10g五水硝酸锆溶于150mL无水乙醇，在混合液中加入60mL去离子水、15mL18％盐酸、15mL乙醇的混合溶液，均匀搅拌2小时。
(3)SiO2-ZrO2陶瓷纤维的制备：将100mL步骤(1)制备的SiO2溶胶和15mL步骤(2)制备的ZrO2溶胶均匀搅拌1.5小时，制得混合溶胶；于室温下静置4小时，其黏度达到55.7Pa·s时，制得待纺丝的混合溶胶；将混合溶胶加入纺丝设备进行纺丝，纺丝设备示意图如图1所示，制得凝胶纤维；将凝胶纤维在马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到600℃，烧结时间为4小时，制得SiO2-ZrO2陶瓷纤维。
(4)负载二氧化钛：将SiO2-ZrO2陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶，浸润设备示意图如图2所示，然后在70℃干燥5小时，在450℃条件下烧结，烧结时间为5小时，制得负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维a，负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维a如图3所示。
所述二氧化钛溶胶的制备方法为：在60℃条件下，将100mL钛酸四丁酯与30mL三乙醇胺混合，加入60mL去离子水、15mL无水乙醇和4mL98％冰醋酸的混合液，均匀搅拌3小时。
实施例2
在本实施例中，一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
(1)SiO2溶胶的制备：将100mL正硅酸乙酯与100mL无水乙醇混合搅拌，然后加入50mL去离子水、10mL18％盐酸、10mL乙醇的混合溶液，均匀搅拌1小时，反应温度为75℃。
(2)ZrO2溶胶的制备：将10g五水硝酸锆溶于100mL无水乙醇，在混合液中加入50mL去离子水、10mL18％盐酸、10mL乙醇的混合溶液，均匀搅拌1小时。
(3)SiO2-ZrO2陶瓷纤维的制备：将100mL步骤(1)制备的SiO2溶胶和10mL步骤(2)制备的ZrO2溶胶均匀搅拌1小时，制得混合溶胶；于室温下静置4小时，其黏度达到33.9Pa·s时，制得待纺丝的混合溶胶；将混合溶胶加入纺丝设备进行纺丝，纺丝设备示意图如图1所示，制得凝胶纤维；将凝胶纤维在马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到500℃，烧结时间为4小时，制得SiO2-ZrO2陶瓷纤维。
(4)负载二氧化钛：将SiO2-ZrO2陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶，浸润设备示意图如图2所示，然后在60℃干燥4小时，在450℃条件下烧结，烧结时间为5小时，制得负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维b。
所述二氧化钛溶胶的制备方法为：在60℃条件下，将100mL钛酸四丁酯与20mL三乙醇胺混合，加入50mL去离子水、10mL无水乙醇和3mL98％冰醋酸的混合液，均匀搅拌3小时。
实施例3
在本实施例中，一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维采用如下方法制备而成，包括如下步骤：
(1)SiO2溶胶的制备：将100mL正硅酸乙酯与200mL无水乙醇混合搅拌，然后加入70mL去离子水、20mL18％盐酸、20mL乙醇的混合溶液，均匀搅拌3小时，反应温度为85℃。
(2)ZrO2溶胶的制备：将10g五水硝酸锆溶于200mL无水乙醇，在混合液中加入70mL去离子水、20mL18％盐酸、20mL乙醇的混合溶液，均匀搅拌3小时。
(3)SiO2-ZrO2陶瓷纤维的制备：将100mL步骤(1)制备的SiO2溶胶和20mL步骤(2)制备的ZrO2溶胶均匀搅拌2小时，制得混合溶胶；于室温下静置4小时，其黏度达到71.8Pa·s时，制得待纺丝的混合溶胶；将混合溶胶加入纺丝设备进行纺丝，纺丝设备示意图如图1所示，制得凝胶纤维；将凝胶纤维在马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到700℃，烧结时间为4小时，制得SiO2-ZrO2陶瓷纤维。
(4)负载二氧化钛：将SiO2-ZrO2陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶，浸润设备示意图如图2所示，然后在80℃干燥6小时，在500℃条件下烧结，烧结时间为5小时，制得负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维c。
所述二氧化钛溶胶的制备方法为：在60℃条件下，将100mL钛酸四丁酯与40mL三乙醇胺混合，加入70mL去离子水、20mL无水乙醇和5mL98％冰醋酸的混合液，均匀搅拌3小时。
性能评价实施例：
将实施例1～3制备的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维a、b、c光催化降解性能的测试。在透明的密闭玻璃缸内，放置一定浓度的苯、甲苯和二甲苯，同时放入适量的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维，光源采用500W的氙灯照射，照射时间为8～10h，测试玻璃缸内苯、甲苯和二甲苯的减少量，测试方法参考GB/T27630-2011，选取活性碳作为对比实施例，测试结果如下表所示：
由上表可见，本发明中实施例1～3制备的负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维a、b、c对苯、甲苯和二甲苯有较强的光催化降解能力，活性碳的光催化降解能力较差。
Claims (7)
1.一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)SiO2-ZrO2陶瓷纤维的制备：将SiO2溶胶和ZrO2溶胶均匀搅拌1～2小时，制得混合溶胶；于室温下将其静置2～6小时，其黏度达到10～85Pa·s时，制得待纺丝的混合溶胶；将混合溶胶加入纺丝系统进行纺丝，制得凝胶纤维；将凝胶纤维在马弗炉中以2℃/min的升温速度加热到500～700℃，烧结时间为3～5小时，制得SiO2-ZrO2陶瓷纤维；
(2)负载二氧化钛：将SiO2-ZrO2陶瓷纤维在浸润设备中浸润二氧化钛溶胶，在60～80℃干燥4～6小时，在400～500℃条件下烧结，烧结时间为4～6小时，制得负载二氧化钛的SiO2-ZrO2陶瓷纤维，即为用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维。
2.根据权利要求1所述的一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中SiO2溶胶的制备方法为：将正硅酸乙酯与无水乙醇混合搅拌，然后加入去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液，均匀搅拌1～3小时，反应温度为70～85℃；所述正硅酸乙酯与无水乙醇的体积比为：1mL∶(1～2)mL；所述去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液的配制方法为：将去离子水、18％盐酸、无水乙醇按(50～70)mL∶(10～20)mL∶(10～20)mL的体积比进行配制。
3.根据权利要求1所述的一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中ZrO2溶胶的制备方法为：将五水硝酸锆溶于无水乙醇，在混合液中加入然后加入去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液，均匀搅拌1～3小时；所述五水硝酸锆与无水乙醇的质量体积比为：1g∶(10～20)mL；所述去离子水、盐酸、乙醇的混合溶液的配制方法为：将去离子水、18％盐酸、无水乙醇按(50～70)mL∶(10～20)mL∶(10～20)mL的体积比进行配制。
4.根据权利要求1所述的一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中SiO2溶胶和ZrO2溶胶的体积比为：1mL∶(0.1～0.2)mL。
5.根据权利要求1所述的一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中二氧化钛溶胶的制备方法为：在50～70℃条件下，将钛酸四丁酯与三乙醇胺混合，加入去离子水、无水乙醇和冰醋酸的混合液，均匀搅拌2～4小时；所述钛酸四丁酯与三乙醇胺的体积比为：1mL∶(0.2～0.4)mL。
6.根据权利要求5所述的一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法，其特征在于：所述去离子水、无水乙醇和冰醋酸的混合液的配制方法为：将去离子水、无水乙醇、98％冰醋酸按(50～70)mL∶(10～20)mL∶(3～5)mL的体积比进行配制。
7.一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的一种用于窗纱纱网的具有光催化功能的陶瓷纤维的制备方法制备而成。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113502658A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-10-15 | 武汉纺织大学 | 一种保暖涤纶面料及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090208744A1 (en) * | 2005-05-31 | 2009-08-20 | Teijin Limited | Ceramic fiber and process for producing the same |
| CN103408292A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 山东大学 | 一种氧化铝-氧化锆陶瓷纤维的制备方法 |
| CN104047116A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-17 | 石家庄清康环保科技有限公司 | 一种防雾霾纳米窗纱制作方法 |
| CN104141181A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-11-12 | 南京理工宇龙新材料科技有限公司 | 一种含有SiO2掺杂的ZrO2纤维的制备方法 |
| CN105649520A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-08 | 清华大学 | 一种空气净化纳米纤维纱窗及其制作方法 |
| CN106693696A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-24 | 临沂市新时代窗业科技有限公司 | 一种纳米光催化防雾霾纱网 |
| CN107266081A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-10-20 | 山东大学 | 一种氧化铝‑氧化锆复合陶瓷连续纤维的制备方法 |
-
2019
- 2019-12-23 CN CN201911334933.3A patent/CN111001399A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090208744A1 (en) * | 2005-05-31 | 2009-08-20 | Teijin Limited | Ceramic fiber and process for producing the same |
| CN103408292A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-27 | 山东大学 | 一种氧化铝-氧化锆陶瓷纤维的制备方法 |
| CN104047116A (zh) * | 2014-06-18 | 2014-09-17 | 石家庄清康环保科技有限公司 | 一种防雾霾纳米窗纱制作方法 |
| CN104141181A (zh) * | 2014-07-22 | 2014-11-12 | 南京理工宇龙新材料科技有限公司 | 一种含有SiO2掺杂的ZrO2纤维的制备方法 |
| CN105649520A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-06-08 | 清华大学 | 一种空气净化纳米纤维纱窗及其制作方法 |
| CN106693696A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-05-24 | 临沂市新时代窗业科技有限公司 | 一种纳米光催化防雾霾纱网 |
| CN107266081A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-10-20 | 山东大学 | 一种氧化铝‑氧化锆复合陶瓷连续纤维的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| U. BRENNA ET AL.: "Rheological behaviour of solutions affording SiO2 and SiO2/ZrO 2 fibers", 《JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS》 * |
| 蔡武集等: "SiO2对溶胶-凝胶法制备的ZrO2纤维相变和微观组织的影响", 《功能材料》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113502658A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-10-15 | 武汉纺织大学 | 一种保暖涤纶面料及其制备方法 |
| CN113502658B (zh) * | 2021-08-02 | 2022-07-05 | 武汉纺织大学 | 一种保暖涤纶面料及其制备方法 |
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