二甲酸二異丙酯(發(fā)泡劑，DIPA)并繼續(xù)攪拌得到橙黃色的透明溶液。然后在上述溶液中加入0.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和2.2ml石蠟油強(qiáng)烈攪拌得前驅(qū)體紡絲液。
[0056]將前驅(qū)體紡絲液靜置后量取6ml注入塑料針管內(nèi)，并置于微量注射栗上，設(shè)置注射速度為1.lml/h。金屬針頭作電紡絲陽極，鐵絲網(wǎng)作接收材料的陰極，陽極與陰極之間的距離為19cm，在19kV高壓下進(jìn)行靜電紡絲，從鐵絲網(wǎng)上收集得到固體有機(jī)前驅(qū)體纖維材料并置于65 °C的恒溫烘干箱內(nèi)，制得核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)體納米纖維。
[0057]最后將有機(jī)前驅(qū)體納米纖維置于石英舟中，在空氣氣氛下，以2°C /min的升溫速度升溫至510°C煅燒2小時(shí)，然后隨爐冷卻，制得T12全介孔納米纖維。
[0058]實(shí)施例3
[0059]稱取聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0.6g和鈦酸丁酯(TBOT) 3.0g溶解于8ml無水乙醇和3ml冰醋酸的混合液中，室溫下攪拌混合2小時(shí)后加入0.5g偶氮二甲酸二異丙酯(發(fā)泡劑，DIPA)并繼續(xù)攪拌得到橙黃色的透明溶液。然后在上述溶液中加入0.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和1.8ml石蠟油強(qiáng)烈攪拌得前驅(qū)體紡絲液。
[0060]將前驅(qū)體紡絲液靜置后量取6ml注入塑料針管內(nèi)，并置于微量注射栗上，設(shè)置注射速度為0.9ml/ho金屬針頭作電紡絲陽極，鐵絲網(wǎng)作接收材料的陰極，陽極與陰極之間的距離為21cm，在16kV高壓下進(jìn)行靜電紡絲，從鐵絲網(wǎng)上收集得到固體有機(jī)前驅(qū)體纖維材料并置于68°C的恒溫烘干箱內(nèi)，制得核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)體納米纖維。
[0061]最后將有機(jī)前驅(qū)體納米纖維置于石英舟中，在空氣氣氛下，以4°C /min的升溫速度升溫至490°C煅燒2小時(shí)，然后隨爐冷卻，制得T12全介孔納米纖維。
[0062]實(shí)施例4
[0063]稱取聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0.6g和鈦酸丁酯(TBOT) 3.0g溶解于8ml無水乙醇和3ml冰醋酸的混合液中，室溫下攪拌混合2小時(shí)后加入0.5g偶氮二甲酸二異丙酯(發(fā)泡劑，DIPA)并繼續(xù)攪拌得到橙黃色的透明溶液。然后在上述溶液中加入0.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和2.5ml石蠟油強(qiáng)烈攪拌得前驅(qū)體紡絲液。
[0064]將前驅(qū)體紡絲液靜置后量取6ml注入塑料針管內(nèi)，并置于微量注射栗上，設(shè)置注射速度為0.8ml/ho金屬針頭作電紡絲陽極，鐵絲網(wǎng)作接收材料的陰極，陽極與陰極之間的距離為22cm，在15kV高壓下進(jìn)行靜電紡絲，從鐵絲網(wǎng)上收集得到固體有機(jī)前驅(qū)體纖維材料并置于70°C的恒溫烘干箱內(nèi)，制得核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)體納米纖維。
[0065]最后將有機(jī)前驅(qū)體納米纖維置于石英舟中，在空氣氣氛下，以5°C /min的升溫速度升溫至500°C煅燒2小時(shí)，然后隨爐冷卻，制得T12全介孔納米纖維。
[0066]實(shí)施例5
[0067]稱取聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0.6g和鈦酸丁酯(TBOT) 3.0g溶解于7.5ml無水乙醇和2.5ml冰醋酸的混合液中，室溫下攪拌混合2小時(shí)后加入0.5g偶氮二甲酸二異丙酯(發(fā)泡劑，DIPA)并繼續(xù)攪拌得到橙黃色的透明溶液。然后在上述溶液中加入0.5g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和1.5ml石蠟油強(qiáng)烈攪拌得前驅(qū)體紡絲液。
[0068]將前驅(qū)體紡絲液靜置后量取6ml注入塑料針管內(nèi)，并置于微量注射栗上，設(shè)置注射速度為1.2ml/h0金屬針頭作電紡絲陽極，鐵絲網(wǎng)作接收材料的陰極，陽極與陰極之間的距離為18cm，在20kV高壓下進(jìn)行靜電紡絲，從鐵絲網(wǎng)上收集得到固體有機(jī)前驅(qū)體纖維材料并置于62 °C的恒溫烘干箱內(nèi)，制得核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)體納米纖維。
[0069]最后將有機(jī)前驅(qū)體納米纖維置于石英舟中，在空氣氣氛下，以1°C /min的升溫速度升溫至480°C煅燒2小時(shí)，然后隨爐冷卻，制得T12全介孔納米纖維。
[0070]對(duì)比例I
[0071]與實(shí)施例1僅區(qū)別在只添加Iml石蠟油，其他工藝與實(shí)施例1相同，此處不再累述。
[0072]對(duì)比例2
[0073]與實(shí)施例1僅區(qū)別在添加3ml石蠟油，其他工藝與實(shí)施例1相同，此處不再累述。
[0074]圖1、圖2分別為實(shí)施例1中制得的核殼結(jié)構(gòu)的有機(jī)前驅(qū)體納米纖維的低倍電鏡(SEM)圖和高倍電鏡(SEM)圖。
[0075]圖3為實(shí)施例1中制得的T12全介孔納米纖維的比表面和孔徑分析圖，從其相應(yīng)的氮吸附曲線和孔徑分布曲線說明該納米纖維存在介孔，其比表面積為27.2m2/g，孔徑值為 38.1nm0
[0076]圖4、圖5、圖6分別為實(shí)施例1中制得的T12全介孔納米纖維在不同放大倍數(shù)下電鏡(SEM)掃描得到的低倍掃描電鏡(SEM)圖、斷面掃描電鏡(SEM)圖、高倍掃描電鏡(SEM)圖，從圖中表明所制備得到的1102全介孔納米纖維同時(shí)兼具全介孔和中空結(jié)構(gòu)，為打02中空全介孔納米纖維。
[0077]圖7為實(shí)施例1中制得的T12全介孔納米纖維的X射線衍射譜圖(XRD)，表明所制備的1102納米纖維的主要晶型為銳鈦礦型或金紅石型。
[0078]圖8為實(shí)施例1中制得的1102全介孔納米纖維的單根納米纖維的透射電鏡(TEM)圖，進(jìn)一步顯示了所合成的材料具有典型的全介孔和中空結(jié)構(gòu)。
[0079]圖9為實(shí)施例1中制得的1102全介孔納米纖維晶體相應(yīng)的高分辨透射電鏡(HRTEM)，進(jìn)一步證實(shí)了本發(fā)明的納米纖維為銳鈦礦或金紅石型組成的復(fù)合晶體相。
[0080]將對(duì)比例I中制得的1102納米纖維在不同放大倍數(shù)下進(jìn)行電鏡(SEM)掃描，得到的典型掃描電鏡(SEM)如圖10和圖11所示，表明所制備的材料為實(shí)心結(jié)構(gòu)的全介孔納米纖維。
[0081]比較實(shí)施例1和對(duì)比例1，比較圖4-6和圖10-11，可得:在初始原料中石蠟油的量較少時(shí)，最后通過煅燒所制備的材料為非中空結(jié)構(gòu)，說明石蠟油的含量對(duì)制備具有中空結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維材料至關(guān)重要。
[0082]將對(duì)比例2中制得的1102納米纖維在不同放大倍數(shù)下進(jìn)行電鏡(SEM)掃描，得到的典型掃描電鏡(SEM)如圖12和圖13所示，表明所制備的材料為多級(jí)空心結(jié)構(gòu)的全介孔納米纖維。
[0083]比較實(shí)施例1、對(duì)比例1、對(duì)比例2，比較圖4-6、圖10-11、圖12-13，可得:在初始原料中石蠟油的量較多時(shí)，最后通過煅燒所制備的材料為多級(jí)中空結(jié)構(gòu)，說明石蠟油的含量對(duì)制備具有中空結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維材料至關(guān)重要，通過改變石蠟油在初始紡絲液中的含量，能夠有效實(shí)現(xiàn)纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)控。
[0084]對(duì)比應(yīng)用實(shí)施例1
[0085]現(xiàn)有技術(shù)中商業(yè)的P25納米粉體光催化劑在300W氙燈作為模擬光源下產(chǎn)生氫氣，產(chǎn)生的氫氣通過在線的氣相色譜儀檢測(cè)，每隔15min檢測(cè)一次，5個(gè)小時(shí)后結(jié)束測(cè)試。
[0086]圖14為本發(fā)明1102中空全介孔納米纖維作為光催化劑與P25的光催化產(chǎn)氫活性對(duì)比圖，說明本發(fā)明制備的1102中空全介孔納米纖維作光催化劑相比P25具有顯著提高的光催化性能。在一次催化結(jié)束后，將催化劑濾出，洗滌干凈后多次循環(huán)使用。
[0087]圖15為本發(fā)明1102中空全介孔納米纖維作為光催化劑與P25的光催化劑循環(huán)3次后產(chǎn)氫結(jié)果對(duì)比圖，P25在經(jīng)過三次循環(huán)使用后其光催化產(chǎn)氫活性明顯降低，而T12中空全介孔納米纖維光催化劑的產(chǎn)氫量基本維持在一個(gè)比較恒定的值，說明本發(fā)明制備的T12中空全介孔納米纖維光催化劑具有更加穩(wěn)定的光催化性能。
[0088]本發(fā)明的T12中空全介孔納米纖維可有效穩(wěn)定地應(yīng)用在光催化劑中，T12中空全介孔納米纖維的制備方法簡(jiǎn)單易行，可通過改變石蠟油在初始紡絲液中的含量，有效實(shí)現(xiàn)纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)控。
[0089]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟: 配制前驅(qū)體紡絲液； 將前驅(qū)體紡絲液進(jìn)行靜電紡絲得到有機(jī)前驅(qū)體納米纖維； 將有機(jī)前驅(qū)體納米纖維經(jīng)高溫煅燒，即可得打02中空全介孔納米纖維。2.如權(quán)利要求1所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，配制前驅(qū)體紡絲液的方法為:將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和鈦酸丁酯(TBOT)溶解于溶劑中，攪拌均勻，然后加入發(fā)泡劑并繼續(xù)攪拌，最后加入表面活性劑和石蠟油攪拌得前驅(qū)體紡絲液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，所述石蠟油與溶劑的體積比為 1.5-2.5:10。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，所述的發(fā)泡劑為偶氮二甲酸二異丙酯(DIPA)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，所述靜電紡絲的方法為:將前驅(qū)體紡絲液注入針管內(nèi)，并置于靜電紡絲機(jī)，金屬針頭作電紡絲陽極，錫箔或鐵絲網(wǎng)作接收材料的陰極，在高壓下進(jìn)行靜電紡絲，然后從鐵絲網(wǎng)上收集得到有機(jī)前驅(qū)體納米纖維。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，前驅(qū)體紡絲液注入針管內(nèi)的注射速度為0.8-1.2ml/h08.根據(jù)權(quán)利要求6所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，陽極與陰極之間的距離為18cm-22cm，高壓為15kV_20kV。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，從錫箔或鐵絲網(wǎng)上收集得到有機(jī)前驅(qū)體納米纖維還需要進(jìn)行干燥處理。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述T12中空全介孔納米纖維的制備方法，其特征在于，所述高溫煅燒的溫度為480-520°C，保溫l_3h，升溫速度為1_5°C /min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及TiO2中空全介孔納米纖維的制備方法，屬于納米纖維技術(shù)領(lǐng)域。將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和鈦酸丁酯(TBOT)溶解于溶劑中，攪拌均勻，然后加入發(fā)泡劑并繼續(xù)攪拌，最后加入表面活性劑和石蠟油攪拌得前驅(qū)體紡絲液；將前驅(qū)體紡絲液在15kV-20kV的高壓下進(jìn)行靜電紡絲，得有機(jī)前驅(qū)體納米纖維；將有機(jī)前驅(qū)體納米纖維在空氣氣氛下，以1-5℃/min的升溫速度升溫至480-500℃煅燒1-3小時(shí)，然后隨爐冷卻，制得TiO2全介孔納米纖維。本發(fā)明通過添加適量的石蠟油，在靜電力的作用被連續(xù)相包覆于內(nèi)部，有效合成同時(shí)兼具中空和全介孔結(jié)構(gòu)的TiO2納米纖維，該制備方法工藝簡(jiǎn)單可控。
【IPC分類】D01F1/10, D01D5/00, D01F9/08
【公開號(hào)】CN105019055
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510390010
【發(fā)明人】侯慧林, 王霖, 楊為佑
【申請(qǐng)人】寧波工程學(xué)院
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月1日