[發(fā)明專利]二氧化錳/聚丙烯腈基氧化分解甲醛型納米纖維膜的靜電紡絲制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201310309595.4 | 申請(qǐng)日： | 2013-07-19 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN103382623A | 公開（公告）日： | 2013-11-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡毅;陳仁忠;俞麗娟;杜晨 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | D04H1/4382 | 分類號(hào)： | D04H1/4382;D04H1/728 |
| 代理公司： | 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241 | 代理人： | 林君勇 |
| 地址： | 310018 浙江省杭州市下沙高教園*** | 國(guó)省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 二氧化錳 聚丙烯 氧化 分解 甲醛 納米 纖維 靜電 紡絲 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種二氧化錳/聚丙烯腈（MD/PAN）基氧化分解甲醛型納米纖維膜的靜電紡絲制備方法，屬于功能性納米纖維膜的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
甲醛是一種重要的化學(xué)品，被廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)，木材加工，皮革工業(yè)，紡織工業(yè)等化工行業(yè)。眾所周知，甲醛污染無(wú)處不在,長(zhǎng)期處于甲醛污染嚴(yán)重的環(huán)境將極大地危害人和動(dòng)物的健康。
傳統(tǒng)的物理吸附和化學(xué)反應(yīng)可在較短時(shí)間范圍內(nèi)有效吸收甲醛。在去除能力方面，催化氧化降解甲醛的方法具有極大潛力，并且最終產(chǎn)品只有CO2和O2。在幾種可催化氧化甲醛的催化劑中，二氧化錳（MnO2）是幾種可高效去除甲醛的催化劑之一，通過催化氧化反應(yīng)，不釋放有害的副產(chǎn)品。
二氧化錳組成并不完全符合化學(xué)計(jì)量,總是少量的缺氧，當(dāng)吸附氧氣或其它氧化性氣體時(shí),會(huì)有較小程度的吸附以補(bǔ)充氧空位。二氧化錳的結(jié)構(gòu)中含有混合價(jià)的八面體分子篩構(gòu)型，這種構(gòu)型使其在催化反應(yīng)中具有很高的活性。二氧化錳表面吸附的水,多數(shù)情況下最終解離生成羥基自由基(·OH),在吸附和催化反應(yīng)中具有重要作用。二氧化錳表面的氧氣以O(shè)2-形式存在,這些氧越容易從氧化物表面脫離,活性就越高。研究表明,二氧化錳是深度氧化的催化劑,其中氧的反應(yīng)活性很高,與醛反應(yīng)不會(huì)生成酸,在脫除甲醛的過程中,二氧化錳起了催化氧化的作用。
通過靜電紡絲制備的納米纖維膜具有比表面積大、空隙率高、孔徑直徑小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用作催化劑載體。靜電紡絲技術(shù)是高壓靜電場(chǎng)在毛細(xì)噴絲頭和接地極間瞬時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電位差，使毛細(xì)管內(nèi)溶液或者熔融體克服自身的表面張力和粘彈性力，在噴絲頭末端呈現(xiàn)半球狀液滴。隨著電場(chǎng)強(qiáng)度增加，液滴被拉成圓錐狀即Taylor錐。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過臨界值后，將克服液滴表面張力形成射流，在電場(chǎng)中進(jìn)一步加速，直徑減小，拉伸成一直線至一定距離后彎曲，進(jìn)行循環(huán)或者循螺旋形路徑行走，伴隨溶劑揮發(fā)或熔融體冷卻固化，終落在收集板上形成纖維。
將二氧化錳通過靜電紡絲制備催化分解甲醛型的納米纖維膜具有比表面積大、空隙率高、孔徑直徑小、催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有高效去除環(huán)境中甲醛功能的二氧化錳/聚丙烯腈基氧化分解甲醛型納米纖維膜的靜電紡絲制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：
一種二氧化錳/聚丙烯腈（HMD/PAN）基氧化分解甲醛型納米纖維膜的靜電紡絲制備方法，其特征在于包括以下步驟：
（1）將高錳酸鉀和環(huán)己醇通過水熱法制備納米二氧化錳，納米二氧化錳直徑為50-600nm；
（2）將聚丙烯腈（PAN）和納米二氧化錳（MD）兩者混合，然后溶于N-N二甲基甲酰胺（DMF）中，攪拌后得到分散均勻的靜電紡絲溶液；其中，MD與PAN的質(zhì)量比為0.01-0.5：1；
（3）采用制得的靜電紡絲溶液進(jìn)行靜電紡絲，得到二氧化錳/聚丙烯腈（MD/PAN）基氧化分解甲醛型納米纖維膜。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，二氧化錳在納米纖維內(nèi)分布均勻，且氧化分解甲醛效果優(yōu)良。以MD粉末為參考樣，MD/PAN納米纖維膜催化甲醛轉(zhuǎn)化率達(dá)到120%以上。
作為優(yōu)選，水熱法制備納米二氧化錳時(shí)，高錳酸鉀與環(huán)己醇的配比為2-5g：1ml，氫氧化鈉溶液中氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-10%，反應(yīng)溫度為40-100℃，反應(yīng)時(shí)間為2-6h；反應(yīng)制得的二氧化錳分別用蒸餾水和酒精洗滌pH為中性；二氧化錳經(jīng)洗滌后，在溫度為50-80℃烘箱中烘燥4-8h。
作為優(yōu)選，靜電紡絲時(shí)，調(diào)整靜電紡絲溶液流速為0.4-1.2ml/h，待其穩(wěn)定擠出時(shí)，施加11-19KV的高壓靜電，通過鋁箔紙接收板得到MD/PAN基氧化分解甲醛型納米纖維膜。
靜電紡絲時(shí)可以采用常規(guī)裝置，作為優(yōu)選，靜電紡絲采用的靜電紡絲裝置包括注射器和接收板，注射器一端設(shè)置有用于噴出靜電紡絲溶液的噴絲頭，噴絲頭朝向接收板的方向，噴絲頭與接收板之間連接有高壓電源。所述的注射器的活塞推桿端部固定在支座一側(cè)，支座底部固定在底座上。
作為優(yōu)選，噴絲頭與接收板距離控制在15-20cm，噴絲頭的直徑為0.33-0.53mm。
作為優(yōu)選，所述的PAN摩爾質(zhì)量M:100000-200000g/mol，PAN的鏈狀結(jié)構(gòu)式如下：
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