本發(fā)明涉及光催化污水處理，尤其涉及一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法。

背景技術(shù)：

1、石墨相氮化碳(g-c3n4)由于其層狀結(jié)構(gòu)、可見光響應(yīng)、低成本和高壓電學(xué)性能而成為一種優(yōu)異的可見光催化劑。但光生載流子的快速重組導(dǎo)致光催化效率低下，是限制光催化污水處理技術(shù)發(fā)展的主要問題。研究發(fā)現(xiàn)，在催化劑中引入壓電場(chǎng)是促進(jìn)光生載流子快速分離的有效方法，因此，壓電型光催化劑得到了廣泛的研究。靜電紡絲是制備納米纖維膜最有效的方法之一，具有比表面積大、工藝可控、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在污水處理中有著廣泛的應(yīng)用。而且，納米纖維膜由于具有纖維直徑小、孔隙率高、易功能化、易回收等優(yōu)點(diǎn)，可以彌補(bǔ)納米材料易團(tuán)聚、易損失、難回收等缺點(diǎn)。常用的靜電紡絲劑拉伸性差、應(yīng)變低，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的靜電紡絲溶劑，tpu具有拉伸性好、機(jī)械性能好、耐化學(xué)性好、耐磨性高等優(yōu)點(diǎn)。

2、因此，tpu的高彈性使g-c3n4產(chǎn)生明顯的拉伸，增加了超聲對(duì)光生載流子分離的調(diào)節(jié)行為。tpu/g-c3n4電紡絲納米纖維與粉末相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這種方法降低了工藝的總體成本，使系統(tǒng)具有可持續(xù)性，并且納米纖維的形式使得催化劑非常容易重復(fù)回收，從而減少了光催化劑的損失。而通過靜電紡絲法制備tpu/g-c3n4纖維膜并用于光催化污水處理的工藝還未見報(bào)道。

3、所以，有必要提供一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，該方法采用靜電紡絲法制備tpu/g-c3n4納米纖維膜，得到具有良好的可拉伸性、可重復(fù)利用、耐化學(xué)性和高聲光催化活性的納米纖維膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，采用靜電紡絲法制備tpu/g-c3n4納米纖維膜，得到具有良好的可拉伸性、可重復(fù)利用、耐化學(xué)性和高聲光催化活性的納米纖維膜，其制備方法包括步驟如下：

3、步驟一：在充滿氮?dú)獾臍夥罩?，將一定量尿素粉末放置在馬弗爐中的密封氧化鋁坩堝中，以一定的速度將爐溫緩慢提高到一定溫度，并在此溫度下保持恒定2h，最終，獲得黃色g-c3n4粉末，并冷卻至室溫再使用；

4、步驟二：將一定量g-c3n4溶于一定量異丙醇中；室溫下用一定功率的超聲波破碎機(jī)剝離11h，將所得液體通過高速離心機(jī)以一定轉(zhuǎn)速離心10min，最后，將上清液在一定溫度真空條件下干燥6h，得到淡黃色的少層g-c3n4納米片；

5、步驟三：在室溫下，分別將一定量的g-c3n4溶解于一定量dmf中，攪拌均勻；

6、步驟四：取一定量tpu，加入步驟三，持續(xù)攪拌14h；

7、步驟五：將步驟四所得溶液置于靜電紡絲機(jī)中制備薄膜。

8、優(yōu)選地，所述步驟一中所用尿素粉末的質(zhì)量為10g。

9、優(yōu)選地，所述步驟二中所用g-c3n4的質(zhì)量為100mg，異丙醇溶液的體積為100ml，超聲波破碎機(jī)功率為1kw，高速離心機(jī)轉(zhuǎn)速為8000rpm，溫度為50℃。

10、優(yōu)選地，所述步驟三中所用g-c3n4的質(zhì)量分別為0.1、0.2、0.3g，dmf所用體積為17ml。

11、優(yōu)選地，所述步驟四中所用tpu的質(zhì)量為3g。

12、優(yōu)選地，所述步驟五中靜電紡絲機(jī)設(shè)備參數(shù)如下：針與收集器之間的接受距離為10cm，電壓為20kv，進(jìn)液速度為1ml/h。

13、優(yōu)選地，所述步驟五中采用轉(zhuǎn)筒收集器，收集器轉(zhuǎn)速為500-2000rpm。

14、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法具有如下有益效果：

15、本發(fā)明提供一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法：通過靜電紡絲法制備的tpu/g-c3n4納米纖維膜作為污水處理用壓電光催化劑，tpu的高彈性使g-c3n4產(chǎn)生明顯的拉伸，增加了超聲對(duì)光生載流子分離的調(diào)節(jié)行為；

16、g-c3n4電紡絲納米纖維與粉末相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這種方法降低了工藝的總體成本，使系統(tǒng)具有可持續(xù)性，并且納米纖維膜的形式使得催化劑非常容易重復(fù)回收，從而減少了光催化劑的損失，所得的tpu/g-c3n4納米纖維膜材料具有良好的可拉伸性、可重復(fù)利用、耐化學(xué)性和高聲光催化活性的優(yōu)點(diǎn)，有望應(yīng)用于光催化污水處理應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，采用靜電紡絲法制備tpu/g-c3n4納米纖維膜，所述制備方法包括步驟如下：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中所用尿素粉末的質(zhì)量為10g。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，所述步驟二中所用g-c3n4的質(zhì)量為100mg，異丙醇溶液的體積為100ml，超聲波破碎機(jī)功率為1kw，高速離心機(jī)轉(zhuǎn)速為8000rpm，溫度為50℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中所用g-c3n4的質(zhì)量分別為0.1g、0.2g、0.3g，dmf所用體積為17ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，所述步驟四中所用tpu的質(zhì)量為3g。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，所述步驟五中靜電紡絲機(jī)設(shè)備參數(shù)如下：針與收集器之間的接受距離為10cm，電壓為20kv，進(jìn)液速度為1ml/h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，其特征在于，所述步驟五中采用轉(zhuǎn)筒收集器，收集器轉(zhuǎn)速為500-2000rpm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光催化污水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種可拉伸納米纖維催化膜的制備方法。所述可拉伸納米纖維催化膜的制備方法，該方法采用靜電紡絲法制備TPU/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;納米纖維膜，得到具有良好的可拉伸性、可重復(fù)利用、耐化學(xué)性和高聲光催化活性的納米纖維膜，其制備方法包括步驟如下：步驟一：在充滿氮?dú)獾臍夥罩校瑢⒁欢磕蛩胤勰┓胖迷隈R弗爐中的密封氧化鋁坩堝中，以一定的速度將爐溫緩慢提高到一定溫度，并在此溫度下保持恒定2h。本發(fā)明提供的可拉伸納米纖維催化膜的制備方法制備過程簡(jiǎn)單，所得的TPU/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;納米纖維膜材料具有良好的可拉伸性、可重復(fù)利用性、耐化學(xué)性和高聲光催化活性的優(yōu)點(diǎn)，有望應(yīng)用于光催化污水處理應(yīng)用中。

技術(shù)研發(fā)人員：付永明,孫娜,馬杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21