本發(fā)明涉及材料合成方法，具體的是一種碳摻雜TiO2納米纖維的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程和規(guī)?；a(chǎn)的擴(kuò)大，環(huán)境污染尤其是水污染日益嚴(yán)重，阻礙了社會可持續(xù)發(fā)展；因此光催化效應(yīng)的基礎(chǔ)理論研究和開發(fā)高效的降解催化材料成為科研人員的關(guān)注重點(diǎn)。 半導(dǎo)體材料的光催化性能是由日本科學(xué)家Ｆｕ ｊ ｉｓｈｉｍａ和 Ｈｏｎｄａ于１９７２年率先發(fā)現(xiàn)。已知的光催化半導(dǎo)體材料有１０多種，而最為常用和研究最為廣泛的是二氧化鈦，這是因為它具有良好的穩(wěn)定性，較高的光催化活性，無毒，且性價比較高；但是，TiO2作為光降解催化劑存在著以下問題：催化活性與材料的比表面積成正比，而比表面積太大則容易 導(dǎo)致催化劑的團(tuán)聚；禁帶寬度為３．２ｅＶ，只能在波長３８７．５ｎｍ 以下的紫外光才能將其激發(fā)。因此，如何提高 ＴｉＯ２ 的光譜吸收能力成了工程應(yīng)用中亟待解決的問題。為了提高 ＴｉＯ２的光催化效率，目前常用的方法是對其進(jìn)行摻雜，通過摻雜改性 使ＴｉＯ２吸收能量較低的可見光，從而拓寬吸收光譜范圍；另外，通過增大ＴｉＯ２ 半導(dǎo)體材料的比表面積提高光催化的反應(yīng) 效率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種碳摻雜TiO2納米纖維的制備方法，提供一種新的合成方法。
本發(fā)明采用的合成方法，包括如下步驟：
a、制備前驅(qū)體溶液，稱取3.5ｇＰＡＮ溶解在20ｍＬ二甲亞砜（ＤＭＳＯ）中，50-55℃磁力攪拌3-3.5ｈ得到均勻溶液，另取３ｍＬ鈦酸四正丁酯 [Ti(OBu)4］加入３ｍＬ冰乙酸（ＨＡｃ）制備混合溶液，將上述溶液混合均勻，繼續(xù)攪拌4-4.5ｈ，得到前驅(qū)體溶液；
b、制備含鈦納米纖維，將a步驟制得的前驅(qū)體溶液置于一次性塑料注射器中，選擇內(nèi)徑為0.7-0.8ｍｍ的金屬針頭，施加9-10ｋＶ的電壓，設(shè)定紡絲液流量為1.0-1.1ｍＬ/ｈ，滾筒接收器與針頭間的距離為13-14ｃｍ，轉(zhuǎn)速為1600-1700ｒ/min；
c、碳化納米纖維，將b驟得到的納米纖維在40℃真空烘箱中放置24h，干燥后的納米纖維膜放入到管式電阻爐中，以10℃/min的升溫速率升溫到520-540℃并恒溫1-1.5ｈ，而后自然冷卻至室溫，即得到碳摻雜的TiO2納米纖維。
本發(fā)明的有益效果是：合成工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)成本較低，可重復(fù)性好。
具體實施方式
以下結(jié)合實例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，由技術(shù)常識可知，本發(fā)明也可通過其它 的不脫離本發(fā)明技術(shù)特征的方案來描述，因此所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明范圍內(nèi)的 改變均被本發(fā)明包含。
實施例1：
a、制備前驅(qū)體溶液，稱取3.5ｇＰＡＮ溶解在20ｍＬ二甲亞砜（ＤＭＳＯ）中，50℃磁力攪拌3ｈ得到均勻溶液，另?。常恚题佀崴恼□?[Ti(OBu)4］加入３ｍＬ冰乙酸（ＨＡｃ）制備混合溶液，將上述溶液混合均勻，繼續(xù)攪拌4ｈ，得到前驅(qū)體溶液；
b、制備含鈦納米纖維，將a步驟制得的前驅(qū)體溶液置于一次性塑料注射器中，選擇內(nèi)徑為0.7ｍｍ的金屬針頭，施加9ｋＶ的電壓，設(shè)定紡絲液流量為1.0ｍＬ/ｈ，滾筒接收器與針頭間的距離為13ｃｍ，轉(zhuǎn)速為1600ｒ/min；
c、碳化納米纖維，將b驟得到的納米纖維在40℃真空烘箱中放置24h，干燥后的納米纖維膜放入到管式電阻爐中，以10℃/min的升溫速率升溫到520℃并恒溫1ｈ，而后自然冷卻至室溫，即得到碳摻雜的TiO2納米纖維。
實施例2：
a、制備前驅(qū)體溶液，稱取3.5ｇＰＡＮ溶解在20ｍＬ二甲亞砜（ＤＭＳＯ）中， 55℃磁力攪拌3.5ｈ得到均勻溶液，另?。常恚题佀崴恼□?[Ti(OBu)4］加入３ｍＬ冰乙酸（ＨＡｃ）制備混合溶液，將上述溶液混合均勻，繼續(xù)攪拌4.5ｈ，得到前驅(qū)體溶液；
b、制備含鈦納米纖維，將a步驟制得的前驅(qū)體溶液置于一次性塑料注射器中，選擇內(nèi)徑為0.8ｍｍ的金屬針頭，施加10ｋＶ的電壓，設(shè)定紡絲液流量為1.1ｍＬ/ｈ，滾筒接收器與針頭間的距離為14ｃｍ，轉(zhuǎn)速為1700ｒ/min；
c、碳化納米纖維，將b驟得到的納米纖維在40℃真空烘箱中放置24h，干燥后的納米纖維膜放入到管式電阻爐中，以10℃/min的升溫速率升溫到540℃并恒溫1.5ｈ，而后自然冷卻至室溫，即得到碳摻雜的TiO2納米纖維。
通過上述方法制得的碳摻雜TiO2納米纖維，對甲基橙染料的吸附效果強(qiáng)于未經(jīng)高溫碳化的ＰＡＮ纖維，100ｍｇ碳摻雜ＴｉＯ２納米纖維膜光催化降解甲基橙的效率為0.0356ｍｇ/ｈ，另一方面，將反應(yīng)器置于模擬太陽光環(huán)境中，碳化后的納米纖維對于甲基橙的催化降解效果非常明顯，在光照２ｈ后，體系中甲基橙溶液濃度已不足38％；而未經(jīng)碳化的ＰＡＮ纖維則沒能表現(xiàn)出明顯的光催化降解甲基橙的能力。