一種二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法，步驟包括：將滌綸織物清洗干燥后放入堿胺水溶液中進(jìn)行表面粗糙化處理；然后浸漬在氧化浴中，滴加吡咯單體水溶液，在織物表面沉積聚吡咯層；將表面沉積有聚吡咯的織物浸漬到配置的二氧化鈦溶膠中，經(jīng)提拉，干燥，鹽酸處理，在織物表面又沉積上二氧化鈦?zhàn)丫硬⒁来嘻}酸、硫酸處理；配置二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液，加入過(guò)量鈦源，在經(jīng)過(guò)上述處理后的織物表面沉積生長(zhǎng)二氧化鈦納米棒。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一維二氧化鈦納米棒結(jié)構(gòu)與聚吡咯在柔性織物襯底上的復(fù)合，獲得的復(fù)合織物具有自清潔、抗靜電、光催化降解及過(guò)濾污染物等功能，并可用作柔性電極和柔性超級(jí)電容器。
【專利說(shuō)明】
一種二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法，屬于能源與環(huán)境材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化鈦(Ti02)，相比于Zn0、Fe203、ZnS、CdS等半導(dǎo)體光催化劑具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性，且生物相容性優(yōu)異，無(wú)毒無(wú)害，在光解水、光催化氧化、光催化還原、光催化合成有機(jī)物、光催化降解有機(jī)物、滅菌、太陽(yáng)能電池、自清潔、氣體傳感器及濕度傳感器等方面表現(xiàn)出的性能引人注目，具有重要的應(yīng)用前景。但是T12僅能吸收紫外光，對(duì)太陽(yáng)能利用率低下。零維T12納米顆粒雖然具有較高的光催化活性，但是回收困難，容易造成水體二次污染。因此，制備具有高光催化活性的一維T12納米結(jié)構(gòu)薄膜顯得尤為重要。
[0003]導(dǎo)電聚合物如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩等在可見(jiàn)光區(qū)有很強(qiáng)的吸收，可以作為一種較強(qiáng)的供電子物質(zhì)和良好的空穴傳輸材料。因此，導(dǎo)電聚合物與T12復(fù)合可以提高太陽(yáng)光利用率。此外，T12和導(dǎo)電聚合物復(fù)合制備超級(jí)電容器也是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。聚吡咯具有較好的導(dǎo)電性，較低的氧化電位，相比于其他導(dǎo)電高分子更易合成，并且環(huán)境穩(wěn)定性好，在電極材料、電化學(xué)、生物傳感器、抗靜電材料以及電致發(fā)光材料等方面應(yīng)用前景廣闊，受到廣泛關(guān)注。
[0004]目前，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)多種T12—維納米結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電剛性基底、金屬基底和導(dǎo)電玻璃基底的復(fù)合，如專利CN 102881455A公布了在FTO導(dǎo)電玻璃和ITO導(dǎo)電玻璃上復(fù)合T12納米管的方法；專利CN 102418148A公布了在導(dǎo)電玻璃、鈦片和不銹鋼片等剛性導(dǎo)電基底上沉積T12納米管薄膜并進(jìn)一步電沉積聚吡咯的方法，用于光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。但是，除納米管外的一維T12納米結(jié)構(gòu)與柔性基底特別是導(dǎo)電柔性基底的復(fù)合未見(jiàn)報(bào)道。
[0005]紡織纖維具有非常好的柔韌性，可以編制成各種形狀，適合用作柔性襯底。但一般的紡織纖維不導(dǎo)電，如何簡(jiǎn)便制備具有良好電化學(xué)性能的柔性織物成為主要問(wèn)題。雖然已有將ITO涂覆在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(ΙΤ0/ΡΕΤ)或者將ITO涂覆在聚萘二甲酸乙二醇酯(ΙΤ0/ΡΕΝ)制備導(dǎo)電織物獲得導(dǎo)電柔性襯底的技術(shù)，但是成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種T12納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法。
[0007]本發(fā)明的二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法，包括以下步驟:
(1)將乙二胺、氫氧化鈉和促進(jìn)劑1631溶解在去離子水中配置堿胺水溶液，使堿胺水溶液中乙二胺的質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為28%，促進(jìn)劑1631的質(zhì)量濃度為0.08%;將滌綸織物分別用丙酮、乙醇和水清洗，烘干，然后將滌綸織物按1:30?1:50浴比浸沒(méi)在堿胺水溶液中，在55?75 °C下反應(yīng)10?20 min，水洗，干燥，得到表面粗糙化處理的滌綸織物；
(2)將FeCl3或Fe2(SO4)3與I，5_萘二磺酸溶解于去離子水中，配置氧化浴，使氧化浴中?6〇13或?62(504)3的濃度分別為0.09 M或0.045 M，I，5-萘二磺酸的濃度為0.012M，將經(jīng)過(guò)表面粗糙化處理的滌綸織物浸漬在氧化浴中；
配置濃度為0.01-0.15 M吡咯單體水溶液，在攪拌條件下，將吡咯單體水溶液逐滴滴加到氧化浴中，氧化浴和吡咯單體水溶液的體積比是0.125?I，滴加完畢后繼續(xù)攪拌充分反應(yīng)后，取出，清洗，并在25?40 V下干燥，得到聚吡咯/滌綸復(fù)合織物；
(3)在O?10°C下，將鈦酸四丁酯、水、硝酸和乙醇按摩爾比1: 1: 0.1:9.25
充分混合，得到二氧化鈦溶膠，將步驟(2)制得的聚吡咯/滌綸復(fù)合織物浸漬在二氧化鈦溶膠中6?36 h，再以10CK400 mm/min速率提拉，在60~80 °〇條件下干燥至少12h;
(4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的聚吡咯/滌綸復(fù)合織物放入濃度為0.1-0.2M的鹽酸溶液中，在60?80 °C下反應(yīng)24?36h，水洗，干燥，而后放入pH值為1.5-3.5的硫酸溶液中，在60?80 °C下反應(yīng)24?48 h，水洗，干燥；
(5 )向質(zhì)量濃度為20?30 %的雙氧水溶液中加入鹽酸和三聚氰胺，使溶液中鹽酸的濃度為0.48M，三聚氰胺的質(zhì)量濃度為0.06%?0.1%，再加入過(guò)量的海綿鈦或鈦粉或鈦片作為鈦源，在60?80 °C下反應(yīng)12 h，取上層液為二氧化鈦納米棒的生長(zhǎng)液;將經(jīng)過(guò)步驟(4)處理的聚吡咯/滌綸復(fù)合織物浸入二氧化鈦納米棒的生長(zhǎng)液中，加入過(guò)量的海綿鈦或鈦粉或鈦片作為補(bǔ)充鈦源，在60?80 °C下反應(yīng)12?48 h，取出水洗，干燥，得到二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)便可控，成本較低。本發(fā)明在不導(dǎo)電的滌綸織物上均勻沉積聚吡咯，使聚吡咯與具有良好柔韌性的滌綸織物復(fù)合成為導(dǎo)電基底，進(jìn)一步在此聚吡咯/滌綸織物上沉積生長(zhǎng)T12—維納米結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一維二氧化鈦納米棒結(jié)構(gòu)與聚吡咯在柔性織物襯底上的復(fù)合，獲得的復(fù)合織物具有自清潔、抗靜電、光催化降解及過(guò)濾污染物等功能，并可用作柔性電極和柔性超級(jí)電容器。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為實(shí)施例1制備的二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物表面的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。
[0010]圖2為實(shí)施例2制備的二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物表面的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。
[0011 ]圖3為實(shí)施例3制備的二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物表面的XRD圖譜。
[0012]圖4為實(shí)施例4制備的二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物表面的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于下述實(shí)施例。
[0014]實(shí)施例1
(I)將乙二胺、氫氧化鈉和促進(jìn)劑1631溶解在去離子水中配置堿胺水溶液，使堿胺水溶液中乙二胺的質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為28%，促進(jìn)劑1631的質(zhì)量濃度為0.08%;選取規(guī)格為75 DX 120 D的滌綸織物為試樣，取尺寸5 X 5 cm2的試樣分別經(jīng)丙酮洗I次，乙醇洗3次和去離子水洗3次，烘干，然后
將滌綸織物按1:30浴比浸沒(méi)在堿胺水溶液中，在75 °C下反應(yīng)10 min，水洗，干燥。
[0015](2)將FeCl3和I，5-萘二磺酸溶解到去離子水中，配置氧化浴30 mL，使氧化浴中FeCl3的濃度為0.09 M，I，5-萘二磺酸的濃度為0.012 M。將經(jīng)過(guò)上述處理的滌綸織物浸漬在氧化浴中30 min；
配置濃度為0.05 M吡咯單體水溶液60 mL，在攪拌條件下，將吡咯單體水溶液逐滴滴加到氧化浴中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)2 h，取出，水洗，25 °C干燥。
[0016](3)在4 °C下，按鈦酸四丁酯、水、硝酸和乙醇的摩爾比為1: 1: 0.1:9.25充分混合配置溶膠，將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的試樣浸沒(méi)在此溶膠中24 h，然后以100 mm/min速率提拉，在80 °C下干燥24 ho
[0017](4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的試樣浸沒(méi)在濃度為0.15 M鹽酸溶液中，在60 °C下反應(yīng)24 h，水洗，干燥，而后放入pH=2.5硫酸溶液中，在80 °C下反應(yīng)48 h，水洗，干燥。
[0018](5)在質(zhì)量濃度為30 %的雙氧水溶液中加入鹽酸和三聚氰胺，使溶液中鹽酸的濃度是0.48 M，三聚氰胺的質(zhì)量濃度是0.06 %，加入過(guò)量的鈦片作為鈦源，在80 °C下反應(yīng)12h。取上層液為二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液，將經(jīng)過(guò)步驟(4)處理的試樣浸沒(méi)在該二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液中，加入過(guò)量的海綿鈦?zhàn)鳛檠a(bǔ)充鈦源，在80 °C下反應(yīng)24 h，水洗，干燥，得到二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物成品，見(jiàn)圖1。
[0019]實(shí)施例2
(I)將乙二胺、氫氧化鈉和促進(jìn)劑1631溶解在去離子水中配置堿胺水溶液，使堿胺水溶液中乙二胺的質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為28%，促進(jìn)劑1631的質(zhì)量濃度為0.08%;選取規(guī)格為75 DX 120 D的滌綸織物為試樣，取尺寸5 X 5 cm2的試樣分別經(jīng)丙酮洗I次，乙醇洗3次和去離子水洗3次，烘干，然后
將滌綸織物按1:50浴比浸沒(méi)在堿胺水溶液中，在55 °C下反應(yīng)20 min，水洗，干燥。
[0020](2)將Fe2(SO4)3和I，5_萘二磺酸溶解到去離子水中，配置氧化浴15 mL，使氧化浴中Fe2(SO4)3的濃度為0.045 M，I，5-萘二磺酸的濃度為0.012 M。將經(jīng)過(guò)上述處理的滌綸織物浸漬在氧化浴中10 min；
配置濃度為0.10 M吡咯單體水溶液50 mL，在攪拌條件下，將吡咯單體水溶液逐滴滴加到氧化浴中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)4 h，取出，水洗，40 °C干燥。
[0021 ] (3)在O °C下，按鈦酸四丁酯、水、硝酸和乙醇的摩爾比為1: 1: 0.1:9.25充分混合配置溶膠，將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的試樣浸沒(méi)在此溶膠中24 h，然后以300 mm/min速率提拉，在80 °C下干燥24 ho
[0022](4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的試樣浸沒(méi)在濃度為0.10 M鹽酸溶液中，在70 °C下反應(yīng)24 h，水洗，干燥，而后放入pH=2.5硫酸溶液中，在80 °C下反應(yīng)48 h，水洗，干燥。
[0023](5)在質(zhì)量濃度為30 %的雙氧水溶液中加入鹽酸和三聚氰胺，使溶液中鹽酸的濃度為0.48 M，三聚氰胺的質(zhì)量濃度為0.1 %，加入過(guò)量的鈦片作為鈦源，在80 °C下反應(yīng)12h。取上層液為二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液，將經(jīng)過(guò)步驟(4)處理的試樣浸沒(méi)在該二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液中，加入過(guò)量的海綿鈦?zhàn)鳛檠a(bǔ)充鈦源，在80 0C下反應(yīng)48h，水洗，干燥，得到二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物成品，見(jiàn)圖2。
[0024]實(shí)施例3 (I)將乙二胺、氫氧化鈉和促進(jìn)劑1631溶解在去離子水中配置堿胺水溶液，使堿胺水溶液中乙二胺的質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為28%，促進(jìn)劑1631的質(zhì)量濃度為0.08%;選取規(guī)格為75 D X 75 D的滌綸織物為試樣，取尺寸5 X 5 cm2的試樣分別經(jīng)丙酮洗I次，乙醇洗3次和去離子水洗3次，烘干，然后
將滌綸織物按1:30浴比浸沒(méi)在堿胺水溶液中，在75 °C下反應(yīng)10 min，水洗，干燥。
[0025](2)將Fe2(SO4)3和I，5_萘二磺酸溶解到去離子水中，配置氧化浴20 mL，使氧化浴中Fe2(SO4)3的濃度為0.045M，1,5-萘二磺酸的濃度為0.012 M。將經(jīng)過(guò)上述處理的滌綸織物浸漬在氧化浴中20 min；
配置濃度為0.15 M吡咯單體水溶液30 mL，在攪拌條件下，將吡咯單體水溶液逐滴滴加到氧化浴中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)6 h，取出，水洗，40 °C干燥。
[0026](3)在O °(:下，按鈦酸四丁酯、水、硝酸和乙醇的摩爾比為1: 1:0.1:9.25充分混合配置溶膠，將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的試樣浸沒(méi)在此溶膠中24 h，然后以300 mm/min速率提拉，在80 °C下干燥24 ho
[0027](4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的試樣浸沒(méi)在濃度為0.15 M鹽酸溶液中，在60 °C下反應(yīng)24 h，水洗，干燥，而后放入pH=2硫酸溶液中，在80 °C下反應(yīng)24 h，水洗，干燥。
[0028](5)在質(zhì)量濃度為20 %的雙氧水溶液中加入鹽酸和三聚氰胺，使溶液中鹽酸的濃度為0.48 M，三聚氰胺的質(zhì)量濃度為0.1 %，加入過(guò)量的海綿鈦?zhàn)鳛殁佋?，?0 °C下反應(yīng)12h。取上層液為二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液，將經(jīng)過(guò)步驟(4)處理的試樣浸沒(méi)在該二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液中，加入過(guò)量的海綿鈦?zhàn)鳛檠a(bǔ)充鈦源，在60 0C下反應(yīng)48h，水洗，干燥，得到二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物成品。圖3的XRD結(jié)果顯示，所得二氧化鈦結(jié)晶良好，其相組成為銳鈦礦、金紅石和板鈦礦。
[0029]實(shí)施例4
(I)將乙二胺、氫氧化鈉和促進(jìn)劑1631溶解在去離子水中配置堿胺水溶液，使堿胺水溶液中乙二胺的質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為28%，促進(jìn)劑1631的質(zhì)量濃度為0.08%;選取規(guī)格為75 D X 75 D的滌綸織物為試樣，取尺寸5 X 5 cm2的試樣分別經(jīng)丙酮洗I次，乙醇洗3次和去離子水洗3次，烘干，然后
將滌綸織物按1:30浴比浸沒(méi)在堿胺水溶液中，在75 °C下反應(yīng)10 min，水洗，干燥。
[0030](2)將FeCl3和I，5-萘二磺酸溶解到去離子水中，配置氧化浴20 mL，使氧化浴中FeCl3的濃度為0.09M，I，5_萘二磺酸的濃度為0.012 M。將經(jīng)過(guò)上述處理的滌綸織物浸漬在氧化浴中30 min；
配置濃度為0.15 M吡咯單體水溶液20 mL，在攪拌條件下，將吡咯單體水溶液逐滴滴加到氧化浴中，滴加完畢后繼續(xù)攪拌反應(yīng)I h，取出，水洗，30 °C干燥。
[0031](3)在4 °C下，按鈦酸四丁酯、水、硝酸和乙醇的摩爾比為1: 1: 0.1:9.25充分混合配置溶膠，將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的試樣浸沒(méi)在此溶膠中24 h，然后以100 mm/min速率提拉，在80 °C下干燥24 ho
[0032](4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的試樣浸沒(méi)在濃度為0.15 M鹽酸溶液中，在60 °C下反應(yīng)24 h，水洗，干燥，而后放入pH=l.5硫酸溶液中，在60 °C下反應(yīng)38 h，水洗，干燥。
[0033](5)在質(zhì)量濃度為20 %的雙氧水溶液中加入鹽酸和三聚氰胺，使溶液中鹽酸的濃度為0.48 M，三聚氰胺的質(zhì)量濃度為0.08 %，加入過(guò)量的鈦粉作為鈦源，在80 °C下反應(yīng)12h。取上層液為二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液，將經(jīng)過(guò)步驟(4)處理的試樣浸沒(méi)在該二氧化鈦納米棒生長(zhǎng)液中，加入過(guò)量的海綿鈦?zhàn)鳛檠a(bǔ)充鈦源，在70 °C下反應(yīng)36 h，水洗，干燥，得到二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物成品，見(jiàn)圖4。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物的制備方法，包括以下步驟: (1)將乙二胺、氫氧化鈉和促進(jìn)劑1631溶解在去離子水中配置堿胺水溶液，使堿胺水溶液中乙二胺的質(zhì)量濃度為2%，氫氧化鈉的質(zhì)量濃度為28%，促進(jìn)劑1631的質(zhì)量濃度為0.08%;將滌綸織物分別用丙酮、乙醇和水清洗，烘干，然后將滌綸織物按1:30?1:50浴比浸沒(méi)在堿胺水溶液中，在55?75 °C下反應(yīng)10?20 min，水洗，干燥，得到表面粗糙化處理的滌綸織物； (2)將FeCl3或Fe2(SO4)3與I，5_萘二磺酸溶解于去離子水中，配置氧化浴，使氧化浴中FeCl3或Fe2(SO4)3的濃度分別為0.09 M或0.045 M，I，5-萘二磺酸的濃度為0.012M，將經(jīng)過(guò)表面粗糙化處理的滌綸織物浸漬在氧化浴中； 配置濃度為0.01-0.15 M吡咯單體水溶液，在攪拌條件下，將吡咯單體水溶液逐滴滴加到氧化浴中，氧化浴和吡咯單體水溶液的體積比是0.125?I，滴加完畢后繼續(xù)攪拌充分反應(yīng)后，取出，清洗，并在25?40 V下干燥，得到聚吡咯/滌綸復(fù)合織物； (3)在O?10°C下，將鈦酸四丁酯、水、硝酸和乙醇按摩爾比1: 1: 0.1:9.25 充分混合，得到二氧化鈦溶膠，將步驟(2)制得的聚吡咯/滌綸復(fù)合織物浸漬在二氧化鈦溶膠中6?36 h，再以10CK400 mm/min速率提拉，在60~80 °〇條件下干燥至少12h; (4)將經(jīng)過(guò)步驟(3)處理的聚吡咯/滌綸復(fù)合織物放入濃度為0.1-0.2M的鹽酸溶液中，在60?80 °C下反應(yīng)24?36h，水洗，干燥，而后放入pH值為1.5-3.5的硫酸溶液中，在60?80 °C下反應(yīng)24?48 h，水洗，干燥； (5)向質(zhì)量濃度為20?30%的雙氧水溶液中加入鹽酸和三聚氰胺，使溶液中鹽酸的濃度為0.48M，三聚氰胺的質(zhì)量濃度為0.06%?0.1%，再加入過(guò)量的海綿鈦或鈦粉或鈦片作為鈦源，在60?80 °C下反應(yīng)12 h，取上層液為二氧化鈦納米棒的生長(zhǎng)液;將經(jīng)過(guò)步驟(4)處理的聚吡咯/滌綸復(fù)合織物浸入二氧化鈦納米棒的生長(zhǎng)液中，加入過(guò)量的海綿鈦或鈦粉或鈦片作為補(bǔ)充鈦源，在60?80 °C下反應(yīng)12?48 h，取出水洗，干燥，得到二氧化鈦納米棒/聚吡咯/滌綸復(fù)合織物。
【文檔編號(hào)】C08G73/06GK105970601SQ201610398715
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】徐陽(yáng), 吳進(jìn)明
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)