帝人开发新型纳米纤维具光触媒活性(图)

   日期:2005-11-14     来源:慧聪网    评论:0    

      帝人日前开发成功了具有光触媒活性的二氧化钛(TiO2)纳米纤维,纤维直径大约为200nm。该公司通过在喷射带电溶液的“静电纺丝工艺(ElectrospinNIng Process,以下简称电纺工艺)”上进行大力研究,开发成功了此前生产难度较大的纳米纤维。日前已证实,与作为光触媒大量采用的二氧化钛微粒子相比,光触媒的活性更高。该公司希望今后将其普遍应用于高性能过滤器等产品。
  电纺工艺通过向欲将其变成纤维的材料溶液施加高电压,让其带电,使溶液从喷嘴前端射出后来纺丝。该工艺的原理是:通过让溶液带电,分子间的反作用力就会超过溶液表面的张力,这时溶液便会猛然射出。这样一来,就可在到达电极(金属制)之前将溶液纺成细达纳米级的纤维。
  在生产二氧化钛纳米纤维时,首先在溶媒中溶解二氧化钛的前驱体(含有钛的有机化合物),然后利用电纺工艺使其纤维化,最后通过加热烘干就形成了二氧化钛纳米纤维。采用原来的电纺工艺得到的纤维存在太脆的缺陷,无法作为材料来使用,不过,该公司通过在溶媒及纺丝工艺上加大研究力度,成功地提高了纤维的特性,达到了可在构造体中使用的水平。
帝人开发新型纳米纤维具光触媒活性
 

二氧化钛纳米纤维的电子显微镜(SEM)照片

      通过这种工艺制成的二氧化钛纳米纤维,其直径极细,仅有约200nm,采用X射线衍射(XRD)等方法测试证明,可获得具有光触媒活性的“锐钛(Anatase)结晶构造”。
  在光触媒活性实验中,通过将二氧化钛纳米纤维浸入亚甲蓝(Methylene Blue)色素溶液,并照射紫外光,形成了亚甲蓝分解程度及吸收波长变化的曲线图,利用这一方法进行了验证。为了进行比较,使用了目前作为光触媒大量采用的二氧化钛微粒子(直径40nm)以及空白试样(Blank Test Sample,仅使用亚甲蓝)。结果证明,二氧化钛纳米纤维的色素分解性能,即光触媒活性较高。
  该公司在解释原因时表示:“现在仍处于假说水平,二氧化钛容易凝聚,而二氧化钛纳米纤维则不易凝聚,这是不是活性得以提高的原因,目前还无法证实。”
  该材料尚处于基础研究水平,今后将向环境净化等领域的过滤器等产品推广。除活性提高外,在纺丝后即可获得像无纺布一样的材料,因此与需要进行表面涂装等处理的二氧化钛微粒子相比,具有加工工序简单等优点。
  除二氧化钛纳米纤维之外,帝人还在氧化铝(Al2O3)的纤维化上获得了成功,因此该公司打算对两种研究成果的应用同时进行推广。另外,该公司的研究成果还将在日本高分子学会主办的“第14届聚合物材料论坛”(2005年11月15~16日,东京船堀Tower Hall)上发表。

 
  
  
  
  
 
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