本發(fā)明涉及催化劑技術領域，具體而言，涉及一種可見光催化功能織物及其制備方法。

背景技術：

隨著工業(yè)快速發(fā)展和不斷進步，人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境受到嚴重的污染和破壞。近年來，隨著印染行業(yè)的迅速發(fā)展，印染廢水已成為我國水體污染的主要污染源之一。印染廢水具有水量大、種類多、成分復雜、有機物含量高、毒性大、色度深等特點，屬于較難處理的工業(yè)廢水。因此，為了保證印染行業(yè)能走可持續(xù)發(fā)展之路，各種污水處理技術應運而生，對降解有機印染廢水和保護水環(huán)境發(fā)揮了重要的作用。

現(xiàn)有技術的處理印染廢水的方法主要是混凝處理法，能耗高、效率低、投資大、操作復雜、運行周期長。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可見光催化功能織物，能夠很好的通過可見光催化劑對印染廢水進行處理，便于織物的回收再利用，原料廉價，無污染，制備成本低，操作簡單，經(jīng)濟高效。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種可見光催化功能織物的制備方法，其制備方法簡單、通過該方法制得的織物具有很好的可見光催化效果，通過可見光催化劑對印染廢水進行處理，便于織物的回收再利用，原料廉價，無污染，制備成本低，操作簡單，經(jīng)濟高效。

本發(fā)明是采用以下技術方案實現(xiàn)的：

一種可見光催化功能織物，其包括織物本體，織物本體的表面負載有g-C₃N₄層。

一種可見光催化功能織物的制備方法包括如下步驟：采用堿液對織物本體進行處理。使用陽離子改性劑對織物本體進行改性。將濃度為1mg/mL～2mg/mL的g-C₃N₄溶液在100w～300w的超聲功率下超聲分散2h～12h，然后使用0.2μm～0.6μm的微孔濾膜進行過濾，得到g-C₃N₄量子點的水溶液，將改性后的織物本體置于g-C₃N₄量子點的水溶液中1h以上。

本發(fā)明的較佳實施例的提供的可見光催化功能織物及其制備方法的有益效果是：

本發(fā)明提供的可見光催化功能織物，織物本體的表面負載有g-C₃N₄層，g-C₃N₄為非金屬有機半導體光催化劑，對可見光具有良好的吸收效果，g-C₃N₄負載在織物本體的表面進行結合，在多次洗滌或使用過程中，g-C₃N₄都不會脫落，便于織物的循環(huán)利用。g-C₃N₄使織物具有可見光催化活性，使印染廢水的處理效果更好，在織物本體表面沉積g-C₃N₄，增大了g-C₃N₄與染料的接觸面積提高了印染廢水處理的效率，同時避免了傳統(tǒng)納米粉體材料容易團聚，導致光催化活性降低的問題；原料廉價，無污染，制備成本低，可有效處理印染廢水，操作簡單，經(jīng)濟高效。

此外，本發(fā)明提供的可見光催化功能織物的制備方法，采用堿液對織物本體進行處理，使織物本體的表面形成大量的-OH官能團，在使用陽離子改性劑對織物本體進行陽離子改性以后，使織物本體表面形成的官能團與陽離子改性劑結合，將織物本體與陽離子改性劑很好的結合起來，制備g-C₃N₄量子點的水溶液，將改性后的織物本體置于g-C₃N₄量子點的水溶液中以后，通過陽離子改性劑很好的將織物本體與g-C₃N₄結合起來，使g-C₃N₄與織物本體的表面具有較大的結合力，在多次洗滌或使用過程中，g-C₃N₄都會牢固地負載在織物本體的表面，不會發(fā)生脫落，便于織物的回收利用。制備g-C₃N₄量子點，g-C₃N₄量子點的比表面積更大，使織物本體的表面更加容易負載沉積g-C₃N₄，提高二者之間的結合力，即提高陽離子改性劑與g-C₃N₄的結合力，增大了g-C₃N₄與染料的接觸面積提高了印染廢水處理的效率，便于g-C₃N₄量子點的回收再利用，避免了傳統(tǒng)納米粉體材料容易團聚，導致光催化活性降低的問題；原料廉價，無污染，制備成本低，可有效處理印染廢水，操作簡單，經(jīng)濟高效。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖也屬于本發(fā)明的保護范圍。

圖1為本發(fā)明提供的可見光催化功能織物的制備方法的工藝流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產品。

下面對本發(fā)明實施例的可見光催化功能織物及其制備方法進行具體說明。

一種可見光催化功能織物，其包括織物本體，織物本體的表面負載有g-C₃N₄層。其中，作為優(yōu)選，負載的g-C₃N₄為g-C₃N₄量子點。g-C₃N₄為非金屬有機半導體光催化劑，其獨特的電子結構、特殊的層狀形貌和合適的能帶寬度(2.7eV)，對可見光具有良好的吸收效果，g-C₃N₄因其在常溫下具有高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、作為可見光催化劑的效果很好。g-C₃N₄負載在織物本體的表面進行結合，在多次洗滌或使用過程中，g-C₃N₄都不會脫落，便于織物的循環(huán)利用。g-C₃N₄使織物本體具有可見光催化活性，使印染廢水的處理效果更好，在織物本體表面沉積g-C₃N₄，增大了g-C₃N₄與染料的接觸面積提高了印染廢水處理的效率，同時避免了傳統(tǒng)納米粉體材料容易團聚，導致光催化活性降低的問題；原料廉價，無污染，制備成本低，可有效處理印染廢水，操作簡單，經(jīng)濟高效。

織物本體可以選擇為聚酰亞胺織物本體、棉織物本體或黏膠織物本體。優(yōu)選設置：可以選擇聚酰亞胺織物本體，聚酰亞胺是一類主鏈為芳雜環(huán)的、具有高強度和高耐熱性以及尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)異性能的聚合物，將g-C₃N₄負載到聚酰亞胺織物本體表面不僅可以利用物理異質結形成的內電場作用，實現(xiàn)光生電子和空穴的快速分離，從而顯著提高復合材料的光催化降解性能，并實現(xiàn)多種污染物的光催化降，而且該光催化材料容易回收再利用。

優(yōu)選設置：織物本體采用平紋組織織造而成，使織物本體具有一定的硬挺度和保持性，延長織物本體的使用壽命。

如圖1所示為上述可見光催化功能織物的制備方法的工藝流程圖，先通過前驅體反應得到g-C₃N₄，制備g-C₃N₄量子點水溶液，同時，先對織物本體進行堿處理，然后對堿處理后的織物本體進行陽離子改性，將改性后的織物本體置于g-C₃N₄量子點水溶液中通過電泳法進行處理得到可見光催化功能織物。

一種可見光催化功能織物的制備方法，包括如下步驟：

(1)、采用堿液對織物本體進行處理。本發(fā)明中，堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液，其均為強堿溶液，使織物本體的表面形成大量的-OH官能團，以便后續(xù)的結合。

具體的，采用堿液對織物本體進行處理可以按照如下方式進行：將織物本體完全浸入堿液中，并可以伴以轉速為200r/min～600r/min的條件攪拌5min～30min，以使織物本體與堿液充分接觸，織物本體的表面形成更多-OH官能團，溫度為60℃～100℃，使氫氧化鈉或氫氧化鉀具有較大的溶解度，避免其發(fā)生沉積，不能很好的進行堿處理。優(yōu)選設置：堿液的濃度為5g/L～20g/L，織物本體與堿液的質量比為1:50～100，使織物本體完全浸泡在堿液中，織物本體與堿液充分接觸，織物本體的表面形成更多-OH官能團。最后，使用去離子水充分清洗浸泡后的織物本體并烘干，將未與織物本體結合的堿液洗凈，并避免去離子水對織物本體形成影響。

(2)、使用陽離子改性劑對織物本體進行改性，使陽離子改性劑中的活性基團與織物本體表面的-OH官能團相結合，將織物本體與陽離子改性劑很好的結合起來。

使用陽離子改性劑對織物本體進行改性例如可以按照如下方式進行：將織物本體浸入溫度為60℃～100℃、pH值為9～11的陽離子改性劑的溶液中處理5min～60min，在堿性條件下進行，不會中和織物本體表面的-OH官能團，使-OH官能團盡可能多的與陽離子改性劑中的活性基團結合，提高陽離子改性劑與織物本體的結合強度。后進行浸軋得到陽離子改性織物本體，通過浸軋工藝，使陽離子改性劑與織物本體的結合更加牢固。優(yōu)選設置：浸軋工藝為二浸二軋工藝，軋車的壓力控制為0.1MPa～0.5MPa，能夠具有很好的結合效果。通過浸軋工藝處理以后，將織物本體在100℃預烘5min～10min，然后在160℃焙烘1min～4min，出去織物本體表面的水分可得到改性后的織物本體。

優(yōu)選設置：陽離子改性劑與織物本體的質量比為0.01～0.06:1，織物本體與陽離子改性劑的溶液的質量比為1:40～120，使織物本體完全浸泡在陽離子改性劑的溶液中，織物本體與陽離子改性劑的溶液充分接觸，織物本體與陽離子改性劑的結合更加牢固。

作為優(yōu)選，陽離子改性劑可以選自氮雜環(huán)陽離子化合物、環(huán)氧類化合物或均三嗪基季銨鹽化合物中的一種，這三種陽離子改性劑的活性基團與-OH官能團的結合更好。

(3)、制備g-C₃N₄量子點水溶液，將改性后的織物本體置于g-C₃N₄量子點水溶液中1h以上得到可見光催化功能織物，使陽離子改性劑中的陽離子基團與g-C₃N₄的負電荷相結合，從而使陽離子改性劑作為結合g-C₃N₄與織物本體的橋梁，使g-C₃N₄負載在織物本體的表面形成可見光催化功能織物。制備g-C₃N₄量子點，可以增大g-C₃N₄的比表面積，增大織物本體表面與g-C₃N₄的結合力。

優(yōu)選設置：將濃度為1mg/mL～2mg/mL的g-C₃N₄溶液在100w～300w的超聲功率下超聲分散2h～12h，超聲的作用下進行分散，可以對g-C₃N₄具有一定的粉碎作用，同時，使g-C₃N₄均勻地分散在去離子水中，使g-C₃N₄的分散更加均勻，g-C₃N₄顆粒更小，使用0.2μm～0.6μm的微孔濾膜進行過濾，得到的g-C₃N₄水溶液均為g-C₃N₄量子點的水溶液，保證g-C₃N₄與織物本體的結合率。

為了使g-C₃N₄與織物本體的結合更加牢固，使用電泳法使兩者之間進行結合，使可見光催化功能織物在多次洗滌和使用的過程中，g-C₃N₄依然牢固地結合在織物本體的表面，不會發(fā)生脫落，便于織物的循環(huán)利用。

具體地，將改性后的織物本體置于g-C₃N₄量子點的水溶液中后，以石墨為電極，在2v～10v條件下電沉積1h～5h，g-C₃N₄帶有負電荷，在石墨電極通電以后，使g-C₃N₄發(fā)生移動至織物本體的表面，織物本體的表面能夠有更多的g-C₃N₄與其相結合，增大織物本體的可見光催化活性，使印染廢水的處理效果更好。

優(yōu)選設置：織物本體與正極的距離小于織物本體與負極的距離，由于g-C₃N₄帶有負電荷，所以石墨通過以后，g-C₃N₄會向正極發(fā)生移動，使g-C₃N₄更容易與織物本體結合，使織物本體的表面更加容易負載沉積g-C₃N₄，提高二者之間的結合力，即提高陽離子改性劑與g-C₃N₄的結合力，增大了g-C₃N₄與染料的接觸面積提高了印染廢水處理的效率。更佳地，織物本體位于距離正極1cm～2cm，使g-C₃N₄與織物本體結合效果更好。

為了便于織物本體進行印染廢水的處理和后續(xù)使用，將織物本體從g-C₃N₄量子點水溶液中取出、清洗、干燥。先使用無水乙醇對織物本體進行清洗，去除織物本體表面的有機物，再通過去離子水對織物本體進行清洗，去除織物本體表面的無機物，最后在60℃～100℃條件下恒溫干燥1h-3h，去除織物本體中的水分，以便于后續(xù)織物本體的使用。在60℃～100℃下進行干燥，在水分蒸發(fā)相對較快的情況下，避免織物本體表面的g-C₃N₄發(fā)生脫附。

g-C₃N₄可以通過以下方式制備得到：將前驅體為硫脲、二氰二胺、三聚氰胺或尿素中的一種或兩種，升溫至500℃～600℃，恒溫煅燒1h～4h，然后繼續(xù)降溫20℃～60℃，恒溫煅燒1h～3h，第一次煅燒以后形成團聚狀態(tài)的g-C₃N₄，第二次煅燒以后會使團聚狀態(tài)的g-C₃N₄變成片層結構，冷卻后得到g-C₃N₄顆粒。

g-C₃N₄顆粒通過球磨儀進行充分研磨，使g-C₃N₄顆粒的粒徑減小，便于負載，研磨后使用前可將其進行密封保存，避免其發(fā)生變質。

優(yōu)選設置：升溫至500℃～600℃按照以下方式進行，以2℃/min～15℃/min的升溫速度勻速升溫至500℃～600℃；降溫20℃～60℃按照以下方式進行，以5℃/min～8℃/min的降溫速度勻速降溫20℃～60℃。通過勻速升溫降溫，可以控制g-C₃N₄顆粒成片狀結構，其附著效果好，不會發(fā)生團聚。

實施例1

首先將聚酰亞胺織物本體完全浸入濃度為5g/L、溫度為60℃的氫氧化鈉溶液中，并在轉速為200r/min的條件下不斷攪拌30min，再將聚酰亞胺織物本體用去離子水清洗并烘干。然后將經(jīng)堿液處理后的聚酰亞胺織物本體浸入溫度為60℃、pH值為9的氮雜環(huán)陽離子化合物溶液中處理5min，并在軋車的壓力為0.1MPa的情況下采用二浸二軋工藝進行浸軋，后在100℃預烘5min，然后在160℃焙烘1min得到陽離子改性聚酰亞胺織物本體。

首先將前驅體硫脲以2℃/min的速度勻速升溫至500℃，恒溫煅燒4h，然后按5℃/min的速度勻速降溫至480℃，恒溫煅燒1h，自然冷卻后得到g-C₃N₄，所得g-C₃N₄在球磨儀上充分研磨，密封保存待用。然后將濃度為1mg/mL的g-C₃N₄水溶液放在100w超聲功率下超聲分散2h，然后使用0.2μm的微孔濾膜進行過濾，即得到g-C₃N₄量子點水溶液。

將陽離子改性聚酰亞胺織物本體置于g-C₃N₄量子點水溶液中，以石墨為電極，在2v條件下電沉積1h得到可見光催化功能織物，后使用去離子水對織物進行沖洗，干燥。

通過實驗室配置的濃度為10mg/L、體積為30mL的亞甲基藍(MB)作為目標印染廢水，采用500w的金鹵燈作為光源(用濾波片濾掉紫外光，λ>400nm)，將制備的上述面積為10cm²的織物平鋪或豎直放在印染廢水中，經(jīng)過2h后，測定甲基藍降解率達88.6％。

實施例2

首先將黏膠織物本體完全浸入濃度為20g/L、溫度為100℃的氫氧化鉀溶液中，并在轉速為600r/min的條件下不斷攪拌5min，再將黏膠織物本體用去離子水清洗并烘干。然后將經(jīng)堿液處理后的黏膠織物本體浸入溫度為100℃、pH值為11的環(huán)氧類化合物溶液中處理60min，并在軋車的壓力為0.5MPa的情況下采用二浸二軋工藝進行浸軋，后在100℃預烘10min，然后在160℃焙烘4min得到陽離子改性黏膠織物本體。

首先將前驅體二氰二胺、三聚氰胺以15℃/min的速度勻速升溫至600℃，恒溫煅燒1h，然后按8℃/min的速度勻速降溫至540℃，恒溫煅燒3h，冷卻后得到g-C₃N₄，所得g-C₃N₄在球磨儀上充分研磨，密封保存待用。然后將濃度為2mg/mL的g-C₃N₄水溶液放在300w超聲功率下超聲分散12h，然后使用0.6μm的微孔濾膜進行過濾，即得到g-C₃N₄量子點水溶液。

將陽離子改性黏膠織物本體置于g-C₃N₄量子點水溶液中，以石墨為電極，在10v條件下電沉積5h得到可見光催化功能織物，后使用去離子水對織物進行沖洗，干燥。

通過實驗室配置的濃度為10mg/l、體積為30mL的亞甲基藍(MB)作為目標印染廢水，采用500w的金鹵燈作為光源(用濾波片濾掉紫外光，λ>400nm)，將制備的上述面積為10cm²的織物平鋪或豎直放在印染廢水中，經(jīng)過2h后，測定甲基藍降解率達97.5％。

實施例3

首先將棉織物本體完全浸入濃度為10g/L、溫度為80℃的氫氧化鉀溶液中，并在轉速為400r/min的條件下不斷攪拌15min，再將棉織物本體用去離子水清洗并烘干。然后將經(jīng)堿液處理后的棉織物本體浸入溫度為80℃、pH值為10的均三嗪基季銨鹽化合物溶液中處理30min，并在軋車的壓力為0.4MPa的情況下采用二浸二軋工藝進行浸軋，后在100℃預烘8min，然后在160℃焙烘3min得到陽離子改性棉織物本體。

首先將前驅體尿素由室溫以5℃/min的速度勻速升溫至550℃，恒溫煅燒3h，然后按6℃/min的速度勻速降溫至520℃，恒溫煅燒1h，自然冷卻后得到g-C₃N₄，所得g-C₃N₄在球磨儀上充分研磨，密封保存待用。然后將濃度為1.5mg/mL的g-C₃N₄水溶液放在200w超聲功率下超聲分散10h，然后使用0.4μm的微孔濾膜進行過濾，即得到g-C₃N₄量子點水溶液。

將陽離子改性棉織物本體置于g-C₃N₄量子點水溶液中，以石墨為電極，在8v條件下電沉積3h得到可見光催化功能織物，后使用去離子水對織物進行沖洗，干燥。

通過實驗室配置的濃度為10mg/L、體積為30mL的亞甲基藍(MB)作為目標印染廢水，采用500w的金鹵燈作為光源(用濾波片濾掉紫外光，λ>400nm)，將制備的上述面積為10cm²的織物平鋪或豎直放在印染廢水中，經(jīng)過2h后，測定甲基藍降解率達93.2％。

實施例4

首先將聚酰亞胺織物本體完全浸入濃度為10g/L、溫度為80℃的氫氧化鉀溶液中，并在轉速為400r/min的條件下不斷攪拌15min，再將聚酰亞胺織物本體用去離子水清洗并烘干。然后將經(jīng)堿液處理后的聚酰亞胺織物本體浸入溫度為80℃、pH值為10的均三嗪基季銨鹽化合物溶液中處理30min，并在軋車的壓力為0.4MPa的情況下采用二浸二軋工藝進行浸軋，后在100℃預烘8min，然后在160℃焙烘3min得到陽離子改性聚酰亞胺織物本體。

首先將前驅體二氰二胺由室溫以5℃/min的速度勻速升溫至550℃，恒溫煅燒3h，然后按6℃/min的速度勻速降溫至520℃，恒溫煅燒1h，自然冷卻后得到g-C₃N₄，所得g-C₃N₄在球磨儀上充分研磨，密封保存待用。然后將濃度為1.5mg/mL的g-C₃N₄水溶液放在200w超聲功率下超聲分散10h，然后使用0.4μm的微孔濾膜進行過濾，即得到g-C₃N₄量子點水溶液。

將陽離子改性聚酰亞胺織物本體置于g-C₃N₄量子點水溶液中，以石墨電極，在8v條件下電沉積3h得到可見光催化功能織物，后使用去離子水對織物進行沖洗，干燥。

通過實驗室配置的濃度為10mg/L、體積為30mL的亞甲基藍(MB)作為目標印染廢水，采用500w的金鹵燈作為光源(用濾波片濾掉紫外光，λ>400nm)，將制備的上述面積為10cm²的織物平鋪或豎直放在印染廢水中，經(jīng)過2h后，測定甲基藍降解率達95.5％。

以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。