CN112900098A - 一种光催化自清洁功能性棉织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于棉织物整理技术领域，涉及一种光催化自清洁功能性棉织物及其制备方法。本发明提供的制备方法包括：将四水合钼酸铵、硝酸铜溶于有机溶剂，搅拌至其溶解后加入1,2,4‑三氮唑，超声处理使其溶解，调节pH为2.5～8.5，得到处理液；将洗涤处理后的棉织物浸入氯乙酸钠溶液中，室温条件下反应5～20min，取出洗净、烘干，得到经过醚化改性处理的棉织物；将所述经过醚化改性处理的棉织物放入处理液中，超声处理3～8h，室温搅拌12～24h，之后取出洗涤、烘干，得光催化自清洁功能性棉织物。本发明制备方法制备得到的光催化自清洁功能性棉织物吸光能力更强，光催化反应位点更多，光催化自清洁性能更加优异。

Description

一种光催化自清洁功能性棉织物及其制备方法
技术领域
本发明属于棉织物整理技术领域，涉及一种光催化自清洁功能性棉织物及其制备方法，尤其涉及一种使棉织物负载多酸基金属有机框架材料来制备具有自清洁功能棉织物的方法。
背景技术
自清洁功能是指通过后期加工处理使织物表面具有超疏水性能或具有光催化降解污染物的特殊性能，以此来减少衣物的洗涤次数或洗涤剂的用量，最终达到节水节能和环保的目的。其中，光催化自清洁面料的制备是将具有光催化效果的颗粒负载于织物上，从而使织物通过光催化降解有机污染物，可以有效保护人体不受污染物的伤害，因此自清洁面料的研究与产业化具有十分重要的意义。
目前在纺织品上应用较多的光催化剂主要为二氧化钛，但二氧化钛只能在占太阳能量3-5％的紫外光下发挥作用，因此负载二氧化钛的自清洁面料在可见光下催化效率低，自清洁持久性较低，故需要开发可见光下响应的光催化剂。而多金属氧酸盐(POMs)是一种宽禁带材料，在可见光下可以通过自氧化和羟基白由基的产生实现对有机物的降解作用。其作为一种绿色催化剂，具有活性高、选择性好、无毒、不腐蚀设备等优点，但也有易溶于水、不易回收等缺点，因此负载型POMs光催化剂逐渐成为研究的热点。金属有机框架材料(MOFs)是一类由金属离子和有机配体形成的化合物，具有高的比表面积和可调节的孔道结构。利用配位聚合物结构可调控的特性，将多酸单元引入到金属有机框架材料中，形成一系列多酸基金属有机框架材料，不仅可以解决多酸比表面积低的问题，又可以使金属有机框架增加新的反应点，增大反应活性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种光催化自清洁功能性棉织物的制备方法，使制得的棉织物吸光能力更强，光催化反应位点更多，光催化自清洁性能更加优异。
为了达到上述目的，本发明提供了一种光催化自清洁功能性棉织物的制备方法，包括以下步骤：
S1.将四水合钼酸铵、硝酸铜溶于有机溶剂，20～50℃下搅拌至其溶解，得混合溶液；
S2.将1,2,4-三氮唑加入步骤S1制备得到的混合溶液，20～50℃下超声处理使其溶解，调节pH为2.5～8.5，得到处理液；
S3.将洗涤处理后的棉织物按浴比1:30～100浸入氯乙酸钠溶液中，室温条件下反应5～20min，取出洗净、烘干，得到经过醚化改性处理的棉织物；
S4.将所述经过醚化改性处理的棉织物放入处理液中，超声处理3～8h，室温搅拌12～24h，之后取出洗涤、烘干，得负载多酸基金属有机框架材料的光催化自清洁功能性棉织物。
进一步的，所述混合溶液中，四水合钼酸铵的浓度为0.06～0.2mmol/L，硝酸铜的浓度为0.3～0.6mmol/L。
进一步的，所述处理液中，1,2,4-三氮唑的浓度为0.2～0.4mmol/L。
进一步的，步骤S2中，所述调节pH具体为：采用盐酸和氢氧化钠混合液调节pH。
进一步的，所述氯乙酸钠溶液的质量分数为10～30％。
进一步的，所述有机溶剂为去离子水、乙醇和正丙醇中的一种。
进一步的，步骤S3中，所述洗涤处理具体为：将所述棉织物按浴比为1:50浸入质量分数为2～5％的NaOH溶液中，在80℃条件下洗涤，待洗净后烘干。
进一步的，所述烘干的温度为70～90℃。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的光催化自清洁功能性棉织物。
与现有技术相比，本发明采用在醚化改性后的棉织物(棉织物存在醚键)上原位合成多酸基金属有机框架(POMOFs)的方法(醚键与多酸基金属有机框架材料共价结合)，POMOFs的数量多、颗粒尺寸小，且具有强的电子传输能力，可以有效抑制光生电子—空穴对的复合，使棉织物吸光能力变强，提高光催化效率，同时POMOFs也提供了更多的光催化反应位点，从而使棉织物具有较高的催化活性和良好的稳定性，无二次污染，在可见光照射的条件下具有良好的自清洁效果。
附图说明
图1为负载POMOFs材料前后棉织物的SEM图；
图2为负载POMOFs材料前后棉织物对亚甲基蓝溶液自清洁对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，等价形式改动或修改同样落于本申请的权利要求书所限定的范围。
实施例1
步骤1、称取0.0742g的四水合钼酸铵，0.0564g的硝酸铜于烧杯中，加入10ml水，20℃下搅拌至其溶解，得到混合溶液；
步骤2、称取0.0138g的1,2,4-三氮唑，加入混合溶液中，20℃下超声处理20min使其溶解，使用浓度均为1mol/L的盐酸和氢氧化钠调节溶液pH为2.5，室温下搅拌30min，得到处理液；
步骤3、将5g棉织物按浴比为1:50浸入质量分数为2％的NaOH溶液中，在80℃条件下洗涤，待洗净后烘干，然后按浴比为1:30浸入质量分数为10％的氯乙酸钠溶液中，室温条件下反应5min，取出洗净、烘干，得到经过醚化改性处理的棉织物；
步骤4、将步骤3中醚化改性后的棉织物放入处理液中，超声处理3h，室温搅拌12h，之后取出洗涤、烘干，得负载POMOFs材料的光催化自清洁功能性棉织物。
实施例2
步骤1、称取0.1236g的四水合钼酸铵，0.0752g的硝酸铜于烧杯中，加入30ml正丙醇，30℃下搅拌至其溶解，得到混合溶液；
步骤2、称取0.02g的1,2,4-三氮唑，加入混合溶液中，30℃下超声处理20min使其溶解，使用浓度均为1mol/L的盐酸和氢氧化钠调节溶液pH为5.5，室温下搅拌30min，得到处理液；
步骤3、将5g棉织物按浴比为1:50浸入质量分数为2％的NaOH溶液中，在80℃条件下洗涤，待洗净后烘干，然后按浴比为1:50浸入质量分数为20％的氯乙酸钠溶液中，室温条件下反应10min，取出洗净、烘干，得到经过醚化改性处理的棉织物；
步骤4、将步骤3中醚化改性后的棉织物放入处理液中，超声处理6h，室温搅拌18h，之后取出洗涤、烘干，得负载POMOFs材料的光催化自清洁功能性棉织物。负载POMOFs材料前后棉织物的SEM图如图1所示，图1中左图为原图，右图为负载POMOFs后棉织物。根据图1可知，多酸基金属有机框架材料已成功负载在棉织物上。
实施例3
步骤1、称取0.2472g的四水合钼酸铵，0.1128g的硝酸铜于烧杯中，加入50ml乙醇，50℃下搅拌至其溶解，得到混合溶液；
步骤2、称取0.0276g的1,2,4-三氮唑，加入混合溶液中，50℃下超声处理20min使其溶解，使用浓度均为1mol/L的盐酸和氢氧化钠调节溶液pH为8.5，室温下搅拌30min，得到处理液；
步骤3、将5g棉织物按浴比为1:50浸入质量分数为2％的NaOH溶液中，在80℃条件下洗涤，待洗净后烘干，然后按浴比为1:100浸入质量分数为30％的氯乙酸钠溶液中，室温条件下反应20min，取出洗净、烘干，得到经过醚化改性处理的棉织物；
步骤4、将步骤3中醚化改性后的棉织物放入处理液中，超声处理8h，室温搅拌24h，之后取出洗涤、烘干，得负载POMOFs材料的光催化自清洁功能性棉织物。
测试例
使用滴管在尺寸为5cm×5cm的原织物和三个实施例织物表面滴加0.5ml亚甲基蓝溶液(10mg/L)，得到着色织物，以未处理棉织物(原布)作为对照，比较实施例1、实施例2、实施例3处理后织物的自清洁性能。将着色织物置于30W氘灯下进行辐照，织物距光源17cm，1h后拍照记录。具体如图2所示，图2中，(a)为经过亚甲基蓝溶液处理的原布自清洁对比图；(b)为经过亚甲基蓝溶液处理的实施例1得到的棉织物自清洁对比图；(c)为经过亚甲基蓝溶液处理的实施例2得到的棉织物自清洁对比图；(c)为经过亚甲基蓝溶液处理的实施例3得到的棉织物自清洁对比图。根据图2可知，负载POMOFs材料的棉织物对亚甲基蓝溶液具有较高的自清洁效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种光催化自清洁功能性棉织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将四水合钼酸铵、硝酸铜溶于有机溶剂，20～50℃下搅拌至其溶解，得混合溶液；
S2.将1,2,4-三氮唑加入步骤S1制备得到的混合溶液中，20～50℃下超声处理使其溶解，调节pH为2.5～8.5，得到处理液；
S3.将洗涤处理后的棉织物按浴比1:30～100浸入氯乙酸钠溶液中，室温条件下反应5～20min，取出洗净、烘干，得到经过醚化改性处理的棉织物；
S4.将所述经过醚化改性处理的棉织物放入所述处理液中，超声处理3～8h，室温搅拌12～24h，之后取出洗涤、烘干，得负载多酸基金属有机框架材料的光催化自清洁功能性棉织物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中，四水合钼酸铵的浓度为0.06～0.2mmol/L，硝酸铜的浓度为0.3～0.6mmol/L。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述处理液中，1,2,4-三氮唑的浓度为0.2～0.4mmol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述调节pH具体为：采用盐酸和氢氧化钠混合液调节pH。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯乙酸钠溶液的质量分数为10～30％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为去离子水、乙醇和正丙醇中的一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述洗涤处理具体为：将所述棉织物按浴比为1:50浸入质量分数为2～5％的NaOH溶液中，在80℃条件下洗涤，待洗净后烘干。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为70～90℃。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的光催化自清洁功能性棉织物。
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