CN205627982U - 以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂 - Google Patents
以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂 Download PDFInfo
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Abstract
一种以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，具有玻璃纤维织物基底层，在玻璃纤维织物基底层上依次设有二氧化钛晶种层和二氧化钛纳米线阵列层。在玻璃纤维织物表面引入二氧化钛晶种层，该晶层厚度薄，均匀致密，有利于后续二氧化钛纳米线阵列的生长，一维二氧化钛纳米线阵列因其具有大长径比结构，表现出良好的染料吸附能力和光催化活性，该催化剂可以回收反复利用，并且具有比表面积大的特点，可吸附更多染料，同时还有较高的光催化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及光催化剂，特别是涉及一种以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂。
背景技术
近十几年来，半导体多相光催化反应在染料废水处理中的应用普遍受到人们的关注。在众多的半导体光催化剂材料中，TiO2因其价廉、无毒、高稳定性、能够再生循环利用等优点，倍受青睐。常用的TiO2光催化剂为粉体状，在水中易凝聚失去活性，尤其是废水处理后，催化剂的分离与回收成为一大难题。因此，二氧化钛粉体的固定化处理和纳米颗粒薄膜的制备逐渐成为研究的热点。
现有的纳米颗粒薄膜TiO2纳米线阵列薄膜，通常是以涂覆SnO2的透明导电玻璃为基底，但是由于玻璃片材质刚硬，不能折叠，所制备的光催化剂大小受反应釜尺寸所限，整体表面积较低，导致光催化效果不如悬浮粉体效果好。因此，采用一种大表面积基底的纳米阵列薄膜对于提高光催化效率具有重大意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，可回收反复利用，并且具有比表面积大的特点，可吸附更多染料，同时还有较高的光催化效率。
本实用新型的技术解决方案是：
一种以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，其特殊之处在于：具有玻璃纤维织物基底层，在玻璃纤维织物基底层上依次设有二氧化钛晶种层和二氧化钛纳米线阵列层。
所述玻璃纤维织物基底层的长度为20cm～40cm、宽度为3cm～5cm、厚度为0.2mm～0.1cm。
所述二氧化钛晶种层的厚度为200nm～400nm。
所述二氧化钛纳米线阵列层的厚度为5.5μm～6.2μm。
所述二氧化钛纳米线阵列层中的二氧化钛纳米线的长径比为52:1～60:1。
本实用新型的有益效果：
(1)、以玻璃纤维织物为基底，制备纳米二氧化钛阵列光催化剂，比表面积大，可以吸附更多染料，在解决催化剂回收、反复利用问题的同时还保证了较高的光催化效率。
(2)、在玻璃纤维织物表面引入二氧化钛晶种层，该晶种层厚度薄，均匀致密，有利 于后续二氧化钛纳米线阵列的生长，一维二氧化钛纳米线阵列因其具有大长径比结构，表现出良好的染料吸附能力和光催化活性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-玻璃纤维织物基底层，2-二氧化钛晶种层，3-二氧化钛纳米线阵列层。
具体实施方式
实施例1
如图所示，该以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，具有玻璃纤维织物基底层1，所述玻璃纤维织物基底层1的规格为：长度×宽度×厚度为20cm×3cm×0.1cm；在玻璃纤维织物基底层1上依次设有二氧化钛晶种层2和二氧化钛纳米线阵列层3；所述二氧化钛晶种层2的厚度为200nm；所述二氧化钛纳米线阵列层3的厚度为6.2μm；所述二氧化钛纳米线阵列层3中的二氧化钛纳米线的长径比为60:1。
实施例2
如图所示，该以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，具有玻璃纤维织物基底层1，所述玻璃纤维织物基底层1的规格为：长度×宽度×厚度为25cm×4cm×0.2mm；在玻璃纤维织物基底层1上依次设有二氧化钛晶种层2和二氧化钛纳米线阵列层3；所述二氧化钛晶种层2的厚度为400nm；所述二氧化钛纳米线阵列层3的厚度为5.5μm；所述二氧化钛纳米线阵列层3中的二氧化钛纳米线的长径比为52:1。
以织物为基底的TiO2纳米线阵列光催化剂结构为：玻璃纤维织物25cm×4cm，厚度为400nm的TiO2晶种层，长径比为52:1的TiO2纳米线阵列。
实施例3
如图所示，该以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，具有玻璃纤维织物基底层1，所述玻璃纤维织物基底层1的规格为：长度×宽度×厚度为30cm×4cm×0.2mm；在玻璃纤维织物基底层1上依次设有二氧化钛晶种层2和二氧化钛纳米线阵列层3；所述二氧化钛晶种层2的厚度为300nm；所述二氧化钛纳米线阵列层3的厚度为6.0μm；所述二氧化钛纳米线阵列层3中的二氧化钛纳米线的长径比为57:1。
该以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂的制备方法如下：
步骤一：将厚度为0.2mm的玻璃纤维织物切割成30cm×4cm，先用去离子水洗涤，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤15min，90℃烘干，得到玻璃纤维织物衬底作为玻璃纤维织物基底层1；
步骤二：室温下量取28mL钛酸丁酯，缓缓滴入到35mL无水乙醇中，用磁力搅拌器搅拌10 min，混合均匀，得到溶液A；将10mL蒸馏水加到35mL无水乙醇中，搅拌均匀，用冰醋酸调节pH，使pH在4，得到溶液B；在室温下，将溶液A边搅拌边滴入溶液B中，滴加完毕后，继续搅拌30min，得到二氧化钛溶胶；
步骤三：将玻璃纤维织物衬底浸入二氧化钛溶胶中浸泡，10min后取玻璃纤维织物衬底，放入轧车中施重1.2kg/cm2轧压，浸泡和轧压分别进行两次后，室温晾干后，放入烘箱中200℃干燥2h，即在璃纤维织物基底层表面形成二氧化钛晶种层2。
步骤四：量取30mL蒸馏水倒入200mL洁净的烧杯中，再量取30mL浓盐酸逐渐加入烧杯中，然后将烧杯放在集热式恒温加热磁力搅拌器上，搅拌5min使之混合均匀；用洁净干燥的移液管吸取1mL钛酸丁酯，逐滴加入烧杯中，并不断搅拌，滴加完毕继续搅拌30min后，用玻璃棒引流慢慢倒入反应釜内杯中，再将步骤三制得的沉积有二氧化钛晶种层2的玻璃纤维织物基底折叠后放入反应釜的内杯中，密封，然后放入真空干燥箱，在180℃条件下水热反应4h，用去离子水反复充分洗涤，100℃干燥1h，在二氧化钛晶种层2上形成玻璃二氧化钛纳米线阵列层3，即得织物基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂。
分别将实施例3制备的以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂和悬浮二氧化钛粉体光催化剂在紫外灯光源照射下测定其降解甲基橙的光催化活性，降解率分别为43％和40％，结果表明，以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂具有较高的光催化效率。
Claims (5)
1.一种以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，其特征是：具有玻璃纤维织物基底层，在玻璃纤维织物基底层上依次设有二氧化钛晶种层和二氧化钛纳米线阵列层。
2.根据权利要求1所述的以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，其特征是：所述玻璃纤维织物基底层的长度为20cm～40cm、宽度为3cm～5cm、厚度为0.2mm～0.1cm。
3.根据权利要求1所述的以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，其特征是：所述二氧化钛晶种层的厚度为200nm～400nm。
4.根据权利要求1所述的以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，其特征是：所述二氧化钛纳米线阵列层的厚度为5.5μm～6.2μm。
5.根据权利要求1所述的以玻璃纤维织物为基底的二氧化钛纳米线阵列光催化剂，其特征是：所述二氧化钛纳米线阵列层中的二氧化钛纳米线的长径比为52:1～60:1。
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