CN115253487A - 一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料及其制备方法，属于滤料生产领域。一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，包括以下步骤：磷酸二氢钠溶液中加入PTFE乳液和粘合剂，磁力搅拌后获得磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液；通过浸渍与压扎工艺，将掺杂碳纤维半成品PTFE针刺毡浸渍在硝酸银溶液中，得到硝酸银半成品针刺毡；通过浸渍与压扎工艺，将硝酸银半成品针刺毡浸渍在磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液中，获得所述的光催化滤料。
Description
技术领域
本发明涉及滤料生产领域，具体涉及一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料及其制备方法。
背景技术
磷酸银(Ag3PO4)作为一种半导体光催化剂，在可见光下具有很好的光催化性能，在太阳光或者紫外光的照射下，可以发生光氧化反应将有机物氧化还原成水和二氧化碳，属于高级氧化技术的一种。而磷酸银这种半导体光催化剂存在光腐蚀现象，由于禁带宽度为2.48eV，在受到光照时，电子产生跃迁，产生光生电子-空穴对，而此时的光生电子极易与Ag+结合生成Ag单质，从而影响磷酸银光催化剂的使用寿命。一般来说可以通过制备复合光催化剂的方式将e-加速导出。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，包括以下步骤：
磷酸二氢钠溶液中加入PTFE乳液和粘合剂，磁力搅拌后获得磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液；
通过浸渍与压扎工艺，将掺杂碳纤维半成品PTFE针刺毡浸渍在硝酸银溶液中，得到硝酸银半成品针刺毡；
通过浸渍与压扎工艺，将硝酸银半成品针刺毡浸渍在磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液中，获得所述的光催化滤料。
可选地，所述针刺毡以PTFE短纤维和碳纤维为原料制成。
可选地，所述的粘合剂为环氧树脂。
可选地，PTFE短纤维和碳纤维质量比例为2:1。
可选地，在将掺杂碳纤维半成品PTFE针刺毡浸渍在硝酸银溶液的过程中，调整压力为0.3-0.5MPa。
可选地，在将硝酸银半成品针刺毡浸渍在磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液的过程中，调整压力为0.1-0.2Mpa。
本发明采用将PTFE短纤维和碳纤维2:1比例混合制毡的方式，因为添加了碳纤维在混棉和梳理过程中，可以有效降低PTFE短纤维的静电作用，使得梳理更均匀。又选用Ag3PO4作为光催化剂，通过将掺杂碳纤维PTFE针刺滤料浸渍在硝酸银溶液中，使其完全浸渍充分吸收，再将其置于PTFE和磷酸二氢钠复合乳液中，此时掺杂碳纤维PTFE滤料中的硝酸银会与复合乳液中的磷酸二氢钠发生原位沉淀反应，生成磷酸银光催化剂，Ag3PO4光催化剂可均匀分布在滤料上，而Ag3PO4本身具有很好的光催化性能，在可见光和紫外光下均有很好的光催化性能，可有效将有机污染物氧化还原成水和二氧化碳。浸渍时，由于添加了适量的PTFE乳液，本身PTFE乳液就有成膜作用，也可以有利于光催化剂负载的稳定性。
本发明的有益效果：
1、本发明采用PTFE短纤维和碳纤维混纺的方式，有效降低PTFE的静电作用；
2、本发明采用Ag3PO4作为光催化剂，通过先将掺杂碳纤维PTFE针刺滤料浸渍在硝酸银溶液中，使其完全浸渍充分吸收，再将其置于PTFE和磷酸二氢钠复合乳液中，此时PTFE滤料中的硝酸银会与复合乳液中的磷酸二氢钠发生原位沉淀反应，生成磷酸银光催化剂，Ag3PO4光催化剂可均匀分布在滤料上，而Ag3PO4本身具有很好的光催化性能，在可见光和紫外光下均有很好的光催化性能，可有效将有机污染物氧化还原成水和二氧化碳。
3、碳纤维具有很好导电性，不仅可以在PTFE纤维梳理阶段，有效降低PTFE短纤维的静电作用，而且在磷酸银光催化剂发生电子跃迁时，可以加速e-导出，可以有效提升光生电子-空穴对的分离率，从而有效提升光催化效果。
4、浸渍时，由于添加了适量的PTFE乳液，本身PTFE乳液就有成膜作用，也可以有利于光催化剂负载的稳定性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)硝酸银溶液的制备
称取10g硝酸银，置于390mL水中搅拌至溶解；
(2)磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液的制备
称取5g磷酸二氢钠溶解在390mL水中，再加入30g PTFE乳液和5g粘合剂，在磁力搅拌器上搅拌均匀，制备成非织造布的磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液；
(3)针刺毡的制备
将PTFE短纤维和碳纤维以2:1的比例，经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加PTFE基布、针刺制成掺杂碳纤维半成品针刺毡，制成的掺杂碳纤维半成品针刺毡单位克重控制在780-830g/m2；
(4)滤料第一步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤(3)的半成品针刺毡浸渍在步骤(1)配制的硝酸银溶液中，使针刺毡充分吸收硝酸银溶液，进行第一步轧液，保证针刺滤料中硝酸银的含量，得到硝酸银半成品针刺毡；
(5)滤料第二步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤(4)中得到的硝酸银半成品针刺毡浸渍在步骤(2)配制的磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液中，控制速度，使针刺毡充分反应，直至黄绿色没有再加深，进行第二步轧液，调整压力，保证轧液率在60-80％以上，即可制得光催化滤料。
将制得的滤料进行降解二噁英测试，测试结果如表1所示。
实施例2
一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)硝酸银溶液的制备
称取20g硝酸银，置于390mL水中搅拌至溶解；
(2)磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液的制备
称取10g磷酸二氢钠溶解在390mL水中，再加入30g PTFE乳液和5g粘合剂，在磁力搅拌器上搅拌均匀，制备成PTFE非织造布的磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液；
(3)针刺毡的制备
将PTFE短纤维和碳纤维以2:1的比例，经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加PTFE基布、针刺制成半成品针刺毡，制成的掺杂碳纤维半成品针刺毡单位克重控制在780-830g/m2；
(4)滤料第一步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤(3)的掺杂碳纤维半成品针刺毡浸渍在步骤(1)配制的硝酸银溶液中，使针刺毡充分吸收硝酸银溶液，进行第一步轧液，调整压力保证轧液率在90％以上，保证针刺滤料中硝酸银的含量，得到硝酸银掺杂碳纤维半成品针刺毡；
(5)滤料第二步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤(4)中得到的硝酸银掺杂碳纤维半成品针刺毡浸渍在步骤(2)配制的磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液中，控制速度，使针刺毡充分反应，直至黄绿色没有再加深，进行第二步轧液，调整压力，保证轧液率在60-80％以上，即可制得光催化滤料。
将制得的滤料进行降解二噁英测试，测试结果如表1所示。
实施例3
一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，包括以下步骤：
(1)硝酸银溶液的制备
称取30g硝酸银，置于390mL水中搅拌至溶解；
(2)磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液的制备
称取15g磷酸二氢钠溶解在390mL水中，再加入30g PTFE乳液和5g粘合剂，在磁力搅拌器上搅拌均匀，制备成PTFE非织造布的磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液；
(3)针刺毡的制备
将PTFE短纤维经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加PTFE基布、针刺制成掺杂碳纤维半成品针刺毡，制成的掺杂碳纤维半成品针刺毡单位克重控制在780-830g/m2；
(4)滤料第一步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤(3)的掺杂碳纤维半成品针刺毡浸渍在步骤(1)配制的硝酸银溶液中，使针刺毡充分吸收硝酸银溶液，进行第一步轧液，调整压力保证轧液率在90％以上，保证针刺滤料中硝酸银的含量，得到硝酸银掺杂碳纤维半成品针刺毡；
(5)滤料第二步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤(4)中得到的硝酸银掺杂碳纤维半成品针刺毡浸渍在步骤(2)配制的磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液中，控制速度，使针刺毡充分反应，直至黄绿色没有再加深，进行第二步轧液，调整压力，保证轧液率在60-80％以上，即可制得光催化滤料。
将制得的滤料进行降解二噁英测试，测试结果如表1所示。
对比例1
1、磷酸银的制备
30g硝酸银溶解在250mL水中；再将15g磷酸二氢钠也溶解于250mL水中，再将磷酸二氢钠溶液缓慢滴加在硝酸银溶液中，生成磷酸银光催化剂。
2、磷酸银/PTFE复合成膜浸渍液制备
将30g PTFE乳液加入步骤1得到的磷酸银光催化剂溶液中，加入5g粘合剂，在磁力搅拌器上搅拌30min，制备成PTFE非织造布的磷酸银/PTFE复合成膜浸渍液。
3、针刺毡的制备
将PTFE短纤维经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加PTFE基布、针刺制成半成品针刺毡，制成的半成品针刺毡单位克重控制在780-830g/m2。
4、滤料第一步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤3的半成品针刺毡浸渍在步骤2配制的磷酸银/PTFE复合成膜浸渍液，进行轧液，经高温定型后得到滤料。
5、将制得的滤料进行降解二噁英s测试，测试结果如表1所示。
对比例2
1、PTFE乳液的制备
将30g PTFE乳液加入390mL水中，加入5g粘合剂，在磁力搅拌器上搅拌30min，制备成PTFE非织造布的PTFE浸渍液。
3、针刺毡的制备
将PTFE短纤维和碳纤维比例控制在2:1，经过开松、混合、精开松、梳理、铺网、加PTFE基布、针刺制成半成品针刺毡，制成的掺杂碳纤维半成品针刺毡单位克重控制在780-830g/m2。
4、滤料第一步处理
通过浸渍-压扎工艺，将步骤3的掺杂碳纤维半成品针刺毡浸渍在步骤1配制的PTFE浸渍液，进行轧液，经高温定型后得到滤料。
5、性能检测
将制得的滤料进行降解二噁英测试，测试结果如表1所示。
表1为除尘脱二噁英滤料降解二噁英测试结果
综上，本发明采用Ag3PO4作为光催化剂，通过先将掺杂碳纤维PTFE针刺滤料浸渍在硝酸银溶液中，使其完全浸渍充分吸收，再将其置于PTFE和磷酸二氢钠复合乳液中，此时掺杂碳纤维PTFE滤料中的硝酸银会与复合乳液中的磷酸二氢钠发生原位沉淀反应，生成磷酸银光催化剂，Ag3PO4光催化剂可均匀分布在滤料上，而Ag3PO4本身具有很好的光催化性能，在可见光和紫外光下均有很好的光催化性能，可有效将有机污染物氧化还原成水和二氧化碳，碳纤维本身具备很好的导电性，可以有效加速光生电子空穴的分离率，从而提升光催化效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (7)
1.一种磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
磷酸二氢钠溶液中加入PTFE乳液和粘合剂，磁力搅拌后获得磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液；
通过浸渍与压扎工艺，将掺杂碳纤维半成品PTFE针刺毡浸渍在硝酸银溶液中，得到硝酸银半成品针刺毡；
通过浸渍与压扎工艺，将硝酸银半成品针刺毡浸渍在磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液中，获得所述的光催化滤料。
2.根据权利要求1所述的磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，其特征在于，所述针刺毡以PTFE短纤维和碳纤维为原料制成。
3.根据权利要求1所述的磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，其特征在于，所述的粘合剂为环氧树脂。
4.根据权利要求2所述的磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，其特征在于，PTFE短纤维和碳纤维质量比例为2:1。
5.根据权利要求1所述的磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，其特征在于，在将掺杂碳纤维半成品PTFE针刺毡浸渍在硝酸银溶液的过程中，调整压力为0.3-0.5MPa。
6.根据权利要求1所述的磷酸银掺杂碳纤维光催化滤料的制备方法，其特征在于，在将硝酸银半成品针刺毡浸渍在磷酸二氢钠/PTFE复合成膜浸渍液的过程中，调整压力为0.1-0.2Mpa。
7.权利要求1～6任一所述的制备方法制得的光催化滤料。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06123051A (ja) * | 1992-10-09 | 1994-05-06 | Osaka Gas Co Ltd | フェルト地及びバッグフィルター用濾布 |
| CN101985783A (zh) * | 2010-10-20 | 2011-03-16 | 山东嘉年华氟纶有限公司 | 聚四氟乙烯抗静电功能性纤维及其制造方法 |
| CN105624925A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-06-01 | 苏州协泰科技有限公司 | 用腈基型碳纤原丝生产过滤材料的生产工艺 |
| CN114749016A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-07-15 | 安徽元琛环保科技股份有限公司 | 一种除尘脱vocs协同光催化滤料的制备方法及制备的滤料 |
-
2022
- 2022-08-18 CN CN202210994357.0A patent/CN115253487A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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