一种多尺度二氧化钛纤维/碳纳米管膜复合光催化剂的制备方法

1.本发明属于光催化降解污染废水领域，涉及一种多尺度二氧化钛纤维/碳纳米管膜复合光催化剂的制备方法。


背景技术：

2.tio2是具有众多良好特性的半导体材料，其价格低，无毒，光催化活性高，稳定性良好，由于其突出的光电特性，tio2在光催化领域得到极高的关注。然而tio2不仅具有较宽的禁带宽度，只有吸收紫外光电子才能发生跃迁，而且纳米tio2光生电子和空穴的复合率较高，此外tio2纤维机械性能差且易碎的问题阻碍了tio2在光催化领域的广泛应用。
3.碳纳米管是由单层或多层石墨层卷曲而成的中空管体，具有独特的中空结构，较大的比表面积，优良的机械性能及良好的稳定性，在作为tio2载体的同时有望与tio2生成复合物，通过快速导出光生电子来抑制光生电子与空穴的复合。因此，现有技术中已有通过制备tio2/cnts复合光催化剂来提升tio2作为光催化剂性能的相关研究。但是现有的tio2/cnts复合光催化剂存在比表面积小、机械性能差、tio2粒子易脱落等技术问题，同样影响了tio2/cnts复合光催化剂的性能。因此制备机械性能好、大比表面积且tio2不易脱落的柔性tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂变得愈加重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多尺度二氧化钛纤维/碳纳米管膜复合光催化剂的制备方法。以解决现有技术中tio2/cnts复合光催化剂存在的比表面积小、机械性能差、tio2粒子易脱落且成本高的问题。
5.本发明的技术方案之一，一种多尺度tio2纤维/碳纳米管膜(tio2/cnts复合膜)的制备方法，包括以下步骤：使用滚筒牵伸碳纳米管阵列的同时，采用微乳液静电纺丝的方式在其表面制备tio2纤维，得到所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。
6.进一步地，包括以下步骤：
7.步骤1：通过化学气相沉积制备垂直取向的碳纳米管阵列；制备tio2前驱体乳液；
8.步骤2：从所述碳纳米管阵列边缘上取出少许进行牵伸，形成碳纳米管膜，将所牵伸的碳纳米管阵列的一端固定在滚筒上，在转动滚筒的同时，将所述tio2前驱体乳液静电纺丝至牵伸的碳纳米管膜表面得到碳纳米管膜和tio2纤维组成的复合膜；
9.步骤3：将所述复合膜高温煅烧得到所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。
10.进一步地，所述步骤1中，通过化学气相沉积制备垂直取向的碳纳米管阵列具体包括：
11.将催化剂和基底放置在化学气相沉积装置中，密封抽真空后加热将腔体温度升温至700-800℃，通入乙炔、氩气和氯，反应，得到1～5mm的碳纳米管阵列；
12.进一步地，所述催化剂为fecl2；所述催化剂的添加量为0.1-5.0g；
13.进一步地，所述抽真空为将气压抽取到10mtorr以下；所述乙炔流量500-700ml/min；所述氩气流量350-450ml/min；所述氯流量4-6ml/min；所述反应时间为10-30min。
14.氩气的作用是保证腔体内为惰性气体环境，以防所产生的cnts发生氧化。氯则对碳纳米管的形成起到介导的作用。
15.进一步地，所述步骤1中，制备tio2前驱体乳液具体包括：
16.取高分子聚合物和表面活性剂添加至有机溶剂和催化剂的混合液中混匀，逐滴滴入tio2前驱体，搅拌反应后加入分散相搅拌分散，得到tio2前驱体乳液。
17.进一步地，所述高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(ctab)，所述有机溶剂为无水乙醇，所述催化剂为乙酸，所述tio2前驱体为钛酸四正丁酯(tbt)，所述分散相为液体石蜡或大豆油；
18.进一步地，所述高分子聚合物和表面活性剂的质量比为0.3-0.5:0.05-0.25；所述有机溶剂和催化剂的质量比为6.5-8.35:0.3-0.5；所述高分子聚合物和有机溶剂的质量比为0.3-0.5:6.5-8.35；所述tio2前驱体和有机溶剂的质量比为1.0-3.0:6.5-8.35；所述分散相和有机溶剂的质量比为0.5-2.0:6.5-8.35；所述搅拌反应时间1-5h；所述搅拌分散时间为2-8h。
19.进一步地，所述步骤2中：所述滚筒转速10～180s/转(即cnts在滚筒上缠绕一周的时间为10-180s)；所述静电纺丝参数：纺丝电压为10～25kv，流速为0.5～3.0ml/h，纺丝针头到滚筒的距离为10～20cm；所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在滚筒上的缠绕圈数为3-100圈；
20.上述参数的设定，会影响静电纺丝过程，参数改变，所制备tio2纤维的内部结构会改变，从而影响多尺度tio2纤维/碳纳米管的性能。
21.通过改变滚筒转速为10-180s/rpm，获得具有不同cnts比例的纤维膜。
22.进一步地，所述步骤3中：高温煅烧条件：以1-5℃/min的速率升温到500-900℃保温2-5h，随后自然降温。
23.高温煅烧的作用，一方面为去除静电纺丝过程中的有机高分子聚合物即聚乙烯吡咯烷酮，另一方面使得tio2前驱体降解为tio2。
24.本发明的技术方案之二，上述制备方法制备得到的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。
25.本发明的技术方案之三，上述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在光催化降解染料废水中的应用。
26.进一步地，所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在用于光催化降解染料废水时作为光催化剂。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果：
28.微乳液静电纺丝作为制备多尺度tio2纤维的一种简单通用的方法，通过改变前躯体乳液中连续相与分散相的添加比例，能够使纤维的内部结构实现从多通道、中空到介孔结构的灵活转变，可有效提高tio2纤维的比表面积，增强其光催化性能。本发明通过化学气相沉积所制备的碳纳米管本身是沿纵向方向取向的，经牵伸后，碳纳米管膜沿水平方向取向，碳纳米管一致的取向以及碳纳米管与碳纳米管之间较强的范德华力使牵伸后的碳纳米管具有良好的机械性能。使用牵伸得到的cnts膜负载tio2纤维，制备过程即牵伸到滚筒上的每一层cnts膜为载体接收静电纺纤维，静电纺纤维与cnts纤维交叉排列，随着牵伸的进
行，滚筒上cnts膜的层数增加，每层负载有tio2纤维的cnts膜会覆盖上一层负载有tio2纤维的cnts膜，最终负载有tio2纤维的cnts膜为一整块膜，即使经高温煅烧，由于整块膜为层层覆盖，且tio2纤维与cnts纤维之间随机交叉排列，tio2纤维也不会发生脱落。
29.本发明提供的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜不仅通过多壁碳纳米管(mwcnts)牵伸解决了抽滤等方法制备的碳纳米管(cnts)膜机械性能差的问题，而且通过cnts膜负载tio2纤维克服了tio2纤维脆和不易回收的问题，此外静电纺丝制备tio2纤维的方法取代cnts膜沉积tio2粒子，解决tio2粒子易脱落、制备成本高且工艺复杂的问题。
附图说明
30.图1为实施例1制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂实物图；
31.图2为实施例1制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂扫描电镜图；
32.图3为实施例1制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂截面扫描电镜图；
33.图4为实施例1-3制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂光催化性能对比结果图；
34.图5为实施例3制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂进行循环使用3次的光催化性能结果对比图；
35.图6为本发明实施例静电纺丝制备tio2复合纤维与cnts牵伸过程同时进行的实物图。
具体实施方式
36.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
37.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
38.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
39.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
40.关于本发明中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
41.实施例1
42.步骤1：mwcnts的合成过程：首先将fecl2和基底放置在内石英管中(基底为石英基
底，fecl2作为催化剂放置一个陶瓷舟里，陶瓷舟置于基底的底部，fecl2的加入量为3.0g)，将该内管装入水平放置的外石英管中，将石英管密封并将气压抽取到10mtorr以下后将其加热到760℃。当腔体温度达到760℃时通入乙炔(600ml/min)、氩气(395ml/min)和氯(5ml/min)。反应持续20分钟，随后回到初始状态。所制备cnts阵列的高度大概为1mm。
43.步骤2：tio2/pvp纺丝液的配置：分别称取0.5g聚乙烯吡咯烷酮(pvp)和0.25g十六烷基三甲基溴化铵(ctab)添加到6.5g无水乙醇和0.5g冰醋酸的混合液中，搅拌均匀。随后逐滴加入1.5g钛酸四正丁酯(tbt)搅拌2h后加入1.0g液体石蜡，搅拌4h后得到均一的微乳液。
44.步骤3：tio2/cnts复合膜的制备：将所配制的前驱体微乳液倒入10ml的注射器中进行静电纺丝，纺丝电压为15kv，流速为1.0ml/h，纺丝针头到滚筒的距离为15cm，并在滚筒上包覆一层铝箔纸。与此同时，将所制备的带基底的cnts阵列固定在距离滚筒位置大概为10cm处的铁架台上，并用刀片从通过cvd所制备的cnts阵列的边缘取出少许并进行牵伸，将所牵伸的cnts的一端固定在滚筒上，静电纺丝与cnts牵伸同时进行。设置cnts在滚筒上缠绕一周的时间为12s，并在缠绕30圈时纺丝结束。将tio2/pvp/cnts复合纤维膜在马弗炉中进行高温煅烧，马弗炉从室温以1℃/min的速率升温到500℃保温2h，随后自然降温，从而得到tio2/cnts复合光催化剂。
45.图1为实施例1制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂实物图；
46.图2为实施例1制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂扫描电镜图；
47.图3为实施例1制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂截面扫描电镜图。
48.由图1可以看出，本发明制备得到了一种tio2纤维/碳纳米管膜，相较于传统的抽滤等方法制备的cnts膜只是粉末的一种堆积，不具有机械性能的现状，本发明tio2纤维/碳纳米管膜具有更好的机械性能。
49.由图2和图3可以得出，所制备的tio2纤维/碳纳米管膜中，tio2纤维直径涉及200-800nm，具有大孔与介孔复合的孔道结构，呈多尺度状态，为多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。从图2中能够看出，tio2纤维沉积在每一层cnts膜上，并在一定程度上与cnts纤维交叉排列，同时每一层tio2/cnts复合纤维将被下一层缠绕在滚筒上的tio2/cnts纤维覆盖，最终形成一整张膜，因此tio2纤维与cnts膜结合牢固。
50.经测试，实施例1所制备tio2纤维/碳纳米管膜的比表面积为215.43m2/g，显示了大的比表面积。
51.实施例2
52.步骤1：mwcnts的合成过程如实施例1所述。
53.步骤2：tio2/pvp纺丝液的配置：分别将0.5gpvp和0.25gctab添加到6.5g无水乙醇和0.5g冰醋酸中混合并充分搅拌。待完全溶解后逐滴加入3.75gtbt，搅拌2h后加入2.0g液体石蜡，搅拌均匀后得到均一的微乳液。
54.步骤3：tio2/cnts复合膜的制备：将所制备的前驱体乳液装入一次性注射器中，并在滚筒上覆盖一层铝箔纸，纺丝电压为15kv，针头到滚筒的距离为15cm，流速为2.0ml/h。mwcnts阵列的位置与实施例1相同，设置cnts在滚筒上缠绕一周的时间为60s，并在缠绕30圈时纺丝结束。将tio2/pvp/cnts复合纤维膜在马弗炉中进行高温煅烧，马弗炉从室温以1℃/min的速率升温到500℃保温2h，随后自然降温，从而得到tio2/cnts复合光催化剂。
55.实施例3
56.步骤1：mwcnts的合成过程如实施例1所述。
57.步骤2：tio2/pvp纺丝液的配置：分别将0.5gpvp和0.25gctab添加到6.5g无水乙醇和0.5g冰醋酸中混合并充分搅拌。待完全溶解后逐滴加入3.0gtbt，搅拌2h后加入1.0g液体石蜡，搅拌均匀后得到均一的微乳液。
58.步骤3：将所制备的前驱体乳液装入一次性注射器中，并在滚筒上覆盖一层铝箔纸，纺丝电压为15kv，针头到滚筒的距离为15cm，流速为2.0ml/h。mwcnts阵列的位置与实施例1相同，设置cnts在滚筒上缠绕一周的时间为180s，并在缠绕30圈时纺丝结束。将tio2/pvp/cnts复合纤维膜在马弗炉中进行高温煅烧，马弗炉从室温以1℃/min的速率升温到500℃保温2h，随后自然降温，从而得到tio2/cnts复合光催化剂。
59.对比例1
60.将碳纳米管添加到无水乙醇中，超声震荡分散，形成均匀的悬浮液，然后抽滤，形成碳纳米管膜。称取1.2gpvp溶于15ml无水乙醇中，搅拌均匀后制得溶液a。分别量取3ml无水乙醇，3ml冰醋酸和3ml钛酸四正丁酯混合并搅拌均匀，制得溶液b。将溶液b倒入溶液a中搅拌2h，得到pvp/tio2前驱体溶液。将溶液添加到10ml的注射器内，施加电压为15kv，纺丝流速为2ml/h，接收距离为10cm，通过静电纺丝的方法将pvp/tio2复合纤维沉积在抽滤的cnts膜上，随后在200℃的条件下高温热压后将其置于马弗炉中，使温度以10℃/min的速率升高至500℃保温6h，自然冷却后得到所制备的tio2/cnts复合光催化剂。
61.对比例2
62.将fec
32
n8h
16
(fepc)作为金属催化剂和碳源放置在石英玻璃板上，将其置于通有ar/h2气体的石英玻璃管中加热至1000℃进行高温煅烧，从而石英玻璃板上会沉积定向排列的碳纳米管层。将所制备的碳纳米管膜作为正极，石墨棒作为负极，正负极均浸渍在溶胶-凝胶溶液中，溶胶-凝胶溶液是将10ml的钛酸四异丙醇酯溶解在含12wt.％冰醋酸的30ml的乙醇溶液中，随后添加0.6mlph为2的盐酸-去离子水溶液，磁力搅拌1h后配制而成。然后在两电极之间施加1v的电压持续几分钟，使带正电的质子化tio2电泳沉积到碳纳米管膜上。电泳沉积后，样品在80℃下干燥1h，从而制得表面沉积有tio2涂层的tio
2-cnts复合光催化剂。
63.效果验证例1
64.对实施例1-3、对比例1-2制备的tio2/cnts复合光催化剂进行光催化降解性能测试：配制浓度为15mg/l的活性红溶液，量取20ml的活性红溶液装入试管中，用剪刀裁取7.5mg的tio2/cnts复合光催化剂，将复合光催化剂放入试管中，并在试管中放入搅拌子，将试管置于光化学反应仪中。黑暗条件下静置1h，待吸附饱和后开启光化学反应仪，每隔20分钟用移液枪量取一定量的溶液装入玻璃比色皿，在紫外可见分光光度计上测试其在波长为542nm处的吸光度。测试前紫外分光光度计用去离子水进行校准。
65.实施例1-3的实验结果见图4，图4中，a0表示初始吸光度值，a表示光催化降解一定时间后的吸光度值；由图4可以得出随着降解时间的延长，溶液中活性红的浓度逐渐降低，约200min基本可以实现活性红降解完全。
66.经过上述200min光催化降解实验后，取出实施例1-3制备的tio2/cnts复合光催化剂，观察产品形态发现tio2/cnts膜仍然保持完整，经扫描电镜观察发现其tio2纤维未发生
明显变化，且仍与cnts交叉排列，经光催化降解后实施例1-3的tio2/cnts复合光催化剂宏观与微观上均表现了良好的稳定性。其原因在于本发明通过滚筒缠绕的方式牵伸碳纳米管阵列，同时在其表面静电纺丝制备二氧化钛纤维，使得二氧化钛纤维沉积在牵伸形成的单层碳纳米管薄膜中，并与cnts交叉排列，该沉积有二氧化钛纤维的单层碳纳米管膜会被下一层牵伸的单层碳纳米管膜覆盖，从而得到多层碳纳米管膜，相当于将二氧化钛掺杂在了碳纳米管膜内部，从而避免在光催化降解过程中二氧化钛的脱落。由于200min光催化降解实验完成后，实施例1-3制备的tio2/cnts复合光催化剂并未发生膜破裂、tio2脱落等技术问题，因此，本发明实施例制备的tio2/cnts复合光催化剂经光照与去离子水清洗处理后可再次循环利用，将本发明实施例3制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂再次用于同等条件(效果验证例1)下的光催化降解实验验证，结果见图5，图5为实施例3制备的tio2纤维/碳纳米管膜复合光催化剂进行循环使用3次的光催化性能结果对比图，由图5可以得出，本发明制备的产品在进行循环使用3次后催化效果基本保持不变，具有极高的稳定性。而对比例1和对比例2所制备的复合膜虽然和本发明产品同样具有好的光催化性能和降解率，但是在进行一次光催化降解实验结束后，取出复合膜发现膜有不同程度的破裂，其原因为对比例1通过抽滤方式形成的碳纳米管膜中cnts取向杂乱，cnts间的范德华力较弱，且未经牵伸，碳纳米管膜的机械性能较差，对比例2在化学气相沉积制备的碳纳米管层表面气相沉积二氧化钛，因二氧化钛沉积在碳纳米管层的表面，与碳纳米管结合力较弱，在使用过程中容易发生脱落，从而二氧化钛损失严重，不能再次循环使用。
67.通过实验验证发现，实施例1中通过调整步骤1参数(所述乙炔流量500-700ml/min；所述氩气流量350-450ml/min；所述氯流量4-6ml/min；所述反应时间为10-30min)使得制备的cnts阵列的高度为1-5mm时，均可满足步骤3中tio2/cnts复合膜的制备，并且对最终产品的光催化性能影响不大。但是，cnts阵列的高度超出本发明限定的范围时，则可能影响cnts牵伸时在滚筒上形成的层数，不利于最终产品的制备。
68.通过实验验证发现，实施例1中通过调整步骤2参数(高分子聚合物和表面活性剂的质量比为0.3-0.5:0.05-0.25；所述有机溶剂和催化剂的质量比为6.5-8.35:0.3-0.5；所述高分子聚合物和有机溶剂的质量比为0.3-0.5:6.5-8.35；所述tio2前驱体和有机溶剂的质量比为1.0-3.0:6.5-8.35；所述分散相和有机溶剂的质量比为0.5-2.0:6.5-8.35；所述搅拌反应时间1-5h；所述搅拌分散时间为2-8h)制备的tio2纺丝液均可满足步骤3中tio2/cnts复合膜的制备，并且对最终产品的光催化性能影响不大。但是，上述参数超出本发明限定的范围时，则由于所配制的微乳液浓度过大，静电纺丝过程中无法形成完整的tio2纤维结构从而影响最终产品的光催化性能。
69.通过实验验证发现，实施例1中通过调整步骤3参数(滚筒转速10～180s/rpm；静电纺丝参数：纺丝电压为10～25kv，流速为0.5～3.0ml/h，纺丝针头到滚筒的距离为10～20cm；所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在滚筒上的缠绕圈数为3-100圈；煅烧条件：以1-5℃/min的速率升温到500-900℃保温2-5h)均可满足tio2/cnts复合膜的制备，并且对最终产品的光催化性能影响不大。但是，上述参数超出本发明限定的范围时，则无法形成完整的tio2纤维/碳纳米管膜或所制备膜过厚而影响高温煅烧过程中tio2纤维形成从而影响最终产品的光催化性能。
70.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何
熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：使用滚筒牵伸碳纳米管阵列的同时，采用微乳液静电纺丝的方式在其表面制备tio2纤维，得到所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。2.根据权利要求1所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：通过化学气相沉积制备垂直取向的碳纳米管阵列；制备tio2前驱体乳液；步骤2：从所述碳纳米管阵列边缘上取出少许进行牵伸，形成碳纳米管膜，将所牵伸的碳纳米管阵列的一端固定在滚筒上，在转动滚筒的同时，将所述tio2前驱体乳液静电纺丝至牵伸的碳纳米管膜表面得到碳纳米管膜和tio2纤维组成的复合膜；步骤3：将所述复合膜高温煅烧得到所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。3.根据权利要求2所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，通过化学气相沉积制备垂直取向的碳纳米管阵列具体包括：将催化剂和基底放置在化学气相沉积装置中，密封抽真空后加热将腔体温度升温至700～800℃，通入乙炔、氩气和氯，反应，得到1～5mm的碳纳米管阵列。4.根据权利要求3所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述催化剂为fecl2；所述催化剂的添加量为0.1-5.0g；所述抽真空为将气压抽取到10mtorr以下；所述乙炔流量500-700ml/min；所述氩气流量350-450ml/min；所述氯流量4-6ml/min；所述反应时间为10-30min。5.根据权利要求2所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，制备tio2前驱体乳液具体包括：取高分子聚合物和表面活性剂添加至有机溶剂和催化剂的混合液中混匀，逐滴滴入tio2前驱体，搅拌反应后加入分散相搅拌分散，得到tio2前驱体乳液。6.根据权利要求5所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮，所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述有机溶剂为无水乙醇，所述催化剂为乙酸，所述tio2前驱体为钛酸四正丁酯，所述分散相为液体石蜡或大豆油；所述高分子聚合物和表面活性剂的质量比为0.3-0.5:0.05-0.25；所述有机溶剂和催化剂的质量比为6.5-8.35:0.3-0.5；所述高分子聚合物和有机溶剂的质量比为0.3-0.5:6.5-8.35；所述tio2前驱体和有机溶剂的质量比为1.0-3.0:6.5-8.35；所述分散相和有机溶剂的质量比为0.5-2.0:6.5-8.35；所述搅拌反应时间1-5；所述搅拌分散时间为2-8h。7.根据权利要求2所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜的制备方法，其特征在于，所述步骤2中：所述滚筒转速10～180s/转；所述静电纺丝参数：纺丝电压为10～25kv，流速为0.5～3.0ml/h，纺丝针头到滚筒的距离为10～20cm；所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在滚筒上的缠绕圈数为3-100圈；所述步骤3中：高温煅烧条件：以1-5℃/min的速率升温到500-900℃保温2-5h，随后自然降温。8.一种根据权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜。9.一种权利要求8所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在光催化降解染料废水中的应
用。10.根据权利要求9所述的多尺度tio2纤维/碳纳米管膜在光催化降解染料废水中的应用，其特征在于，所述多尺度tio2纤维/碳纳米管膜作为光催化剂，光催化降解染料废水。

技术总结
本发明属于光催化降解污染废水领域，涉及一种多尺度二氧化钛纤维/碳纳米管膜复合光催化剂的制备方法。包括以下步骤：在牵伸碳纳米管阵列的同时，采用微乳液静电纺丝的方式在其表面制备TiO2纤维，得到所述多尺度TiO2纤维/碳纳米管膜。本发明提供的多尺度TiO2纤维/碳纳米管膜不仅通过多壁碳纳米管(MWCNTs)牵伸解决了抽滤等方法制备的碳纳米管(CNTs)膜机械性能差的问题，而且通过CNTs膜负载TiO2纤维克服了TiO2纤维脆和不易回收的问题，此外静电纺丝制备TiO2纤维的方法取代CNTs膜沉积TiO2粒子，解决TiO2粒子易脱落、制备成本高且工艺复杂的问题。复杂的问题。复杂的问题。


技术研发人员：张瑾 汪帝 魏取福 凤权
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/9