一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法与流程

1.本发明涉及碳纤维布制备领域，更具体的说是一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法。


背景技术：

2.传统除甲醛都是在空气中进行喷涂光触媒tio2药剂，对于tio2半导体而言，它的光催化机理是利用太阳光照射到tio2催化剂上，当照射光的能量大于tio2的禁带宽度时，该光就能被tio2吸收，处于tio2价带的电子被激活，从而跃迁到导带，于是，在tio2的导带上就会有高活性的光生电子(e-)产生，同时在其价带上出现带正电的光生空穴(h

)。光生电子具有还原性，光生空穴具有强氧化性，电子受体(如o2)接收光生电子后被还原成具有活性的基团(
·o2-)，水与空穴作用生成羟基自由基(
·
oh)活性基团，
·o2-和
·
oh具有强氧化性，是降解甲醛的主要基团，最终这些活性基团将甲醛分解为co2和h2o，从而达到除甲醛的目的。
3.通过上述介绍可知，光触媒tio2药剂喷洒到空气中达到了祛除甲醛的目的，但是被广泛忽视的问题是没有对光触媒tio2进行回收，其易对环境造成二次污染，纳米级tio2与人体接触，导致人体细胞病变，存有潜在危险。
4.因此，我们提出了制备集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，可以制备出具有多级孔隙的碳纤维。
6.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
7.一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，该方法包括以下步骤：
8.s1：铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-20的比例进行超声分散形成混合溶液a；
9.优选的，铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-13的比例进行超声分散形成混合溶液a；
10.优选的，铁盐的种类为硫酸铁、硝酸铁和氯化铁的一种或几种组合，铁盐和二甲基甲酰胺的混合温度为25℃-30℃，环境的相对湿度为25％-50％；
11.s2：分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺按照重量比例为3：1：4-10的比例在室温的下搅拌分散形成混合溶液b；
12.优选的，分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺按照重量比例为3：1：5-7的比例在室温的下搅拌分散形成混合溶液b；
13.s3：四氯化钛、水和乙醇按照重量比例为1：3：2-5的比例在25℃-50℃下搅拌分散形成混合溶液后将溶剂烘干得到物质c；
14.优选的，四氯化钛、水和乙醇按照重量比例为1：3：2-3的比例在30℃-40℃下搅拌分散形成混合溶液后将溶剂烘干得到物质c；
15.s4：溶液a、溶液b和物质c混合形成溶液d，将溶液d转移到注射器中进行电纺丝得到纤维膜，纤维膜在580℃-640℃下以5℃/min升温，惰性气体保护，煅烧1-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布；
16.优选的，纤维膜在580℃-600℃下以5℃/min升温，惰性气体保护，煅烧1.5-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布。
17.本发明食用植物油生产系统及方法的有益效果为：
18.一、多级孔碳纤维布具有吸附甲醛的功能，多级孔碳纤维布上分布的纳米tio2可与空气中的o2和h2o作用，生成
·o2-和
·
oh，以达到氧化分解甲醛的目的；
19.二、fe盐的加入有利于碳纤维在煅烧过程中多级孔的生成，孔隙集微孔、介孔和大孔一体；
20.三、聚丙烯腈和聚乙烯比咯烷酮的使用有利于获得直径为100nm，长度为10μm的均匀纤维；
21.四、已在纺丝前的溶液中加入tio2前驱体，tio2均匀分布于碳纤维上和fe盐分解产生的孔隙中；
22.五、可以明显降低室内空气中的甲醛等挥发性有机物，且该碳纤维布可回收再利用，不会对环境造成二次污染，用户的使用成本降低。
附图说明
23.下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
24.图1是本发明制备的集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的sem图片；
25.图2是本发明制备的集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的sem图片。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
27.为了解决如何制备出具有多级孔隙的碳纤维这一技术问题，下面举例两个实施例对本发明进行说明：
28.下面结合图1和2说明本实施方式一：
29.一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，该方法包括以下步骤：
30.s1：将铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-20的比例超声分散形成混合溶液a，混合过程中的环境温度为25℃-30℃，且环境的相对湿度为25％-50％，铁盐的种类包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁的一种或几种组合；
31.优选的，铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-13；
32.s2：将分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺胺按照重量比例为3：0.1-1：4-10的比例室温下搅拌分散形成混合溶液b；
33.优选的，分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺胺按照重量比例为3：1：5-7；
34.s3：四氯化钛、水和乙醇按照重量比例为1：3：2-5的比例在25℃-50℃下搅拌分散形成混合溶液后将溶剂烘干得到物质c；
35.优选的，温度最好控制在30-40℃之间，四氯化钛、水和乙醇之间的重量比为1：3：
2-3；
36.s4：将溶液a、溶液b和物质c在室温下搅拌分散得到溶液d，将溶液d转移到注射器中进行电纺丝，纺丝过程中的环境温度为25℃-30℃，且环境的相对湿度为25％-50％；
37.s5：将纺丝得到纤维膜在580℃-640℃下煅烧1-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布下，以5℃/min升温，惰性气体保护，煅烧1-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布；
38.优选的，纺丝得到纤维膜在580℃-600℃之间煅烧，煅烧时间为1.5-2h。
39.下面结合图1和2说明本实施方式二：
40.一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，该方法包括以下步骤：
41.s1：将铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-20的比例超声分散形成混合溶液a，混合过程中的环境温度为25℃-30℃，且环境的相对湿度为25％-50％，铁盐的种类包括硫酸铁、硝酸铁、氯化铁的一种或几种组合；
42.优选的，铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-13；
43.s2：将分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺按照重量比例为3：0.1-1：4-10的比例室温下搅拌分散形成混合溶液b；
44.优选的，分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺之间的重量比为3：0.1：5-7；
45.s3：将四氯化钛、水和乙醇按照重量比例为1：3：2-5的比例在25-50℃下搅拌分散形成混合溶液后将溶剂烘干得到物质c，
46.优选的，温度控制在30℃-40℃之间，四氯化钛、水和乙醇之间的重量比为1：3：2-3；
47.s4：将溶液a、溶液b、物质c在室温下搅拌分散得到溶液d，将溶液d转移到注射器中进行电纺丝，纺丝过程中的环境温度为25℃-30℃，且环境的相对湿度为25％-50％；
48.s5：将纺丝得到纤维膜在580℃-640℃下煅烧1-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布下，以5℃/min升温，惰性气体保护，煅烧1-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布；
49.优选的，纺丝得到纤维膜在580℃-600℃之间煅烧，煅烧时间为1.5-2h。

技术特征：
1.一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：s1：铁盐和二甲基甲酰胺混合形成溶液a；s2：分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺混合形成溶液b；s3：四氯化钛、水和乙醇混合烘干后形成物质c；s4：溶液a、溶液b和物质c混合形成溶液d，将溶液d转移到注射器中进行电纺丝得到纤维膜，将纤维膜煅烧形成多级孔碳纤维布。2.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-20的比例进行超声分散形成混合溶液a。3.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：铁盐和二甲基甲酰胺按照重量比例为1：10-13的比例进行超声分散形成混合溶液a。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：铁盐的种类为硫酸铁、硝酸铁和氯化铁的一种或几种组合，铁盐和二甲基甲酰胺的混合温度为25℃-30℃，环境的相对湿度为25％-50％。5.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺按照重量比例为3：1：4-10的比例在室温的下搅拌分散形成混合溶液b。6.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：分子量为150000的聚丙烯腈、分子量为360000的聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺按照重量比例为3：1：5-7的比例在室温的下搅拌分散形成混合溶液b。7.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：四氯化钛、水和乙醇按照重量比例为1：3：2-5的比例在25℃-50℃下搅拌分散形成混合溶液后将溶剂烘干得到物质c。8.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：四氯化钛、水和乙醇按照重量比例为1：3：2-3的比例在30℃-40℃下搅拌分散形成混合溶液后将溶剂烘干得到物质c。9.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：纤维膜在580℃-640℃下以5℃/min升温，惰性气体保护，煅烧1-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布。10.根据权利要求1所述的一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，其特征在于：纤维膜在580℃-600℃下以5℃/min升温，惰性气体保护，煅烧1.5-2h，获得负载纳米tio2的多级孔碳纤维布。

技术总结
本发明涉及碳纤维布制备领域，更具体的说是一种集吸附和降解甲醛的多级孔碳纤维布的制备方法，该方法包括以下步骤：S1：铁盐和二甲基甲酰胺混合形成溶液A；S2：分子量为150000聚丙烯腈、分子量为360000聚乙烯比咯烷酮和二甲基甲酰胺混合形成溶液B；S3：四氯化钛、水和乙醇混合烘干后形成物质C；S4：溶液A、溶液B和物质C混合形成溶液D，将溶液D转移到注射器中进行电纺丝得到纤维膜，将纤维膜煅烧形成多级孔碳纤维布；多级孔碳纤维布具有吸附甲醛的功能，多级孔碳纤维布上分布的纳米TiO2可与空气中的O2和H2O作用，生成


技术研发人员：于振江 迟木子 赵天烁
受保护的技术使用者：哈尔滨悟山青环保科技有限公司
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/5/25