[發明專利]一種靜電紡絲制備介孔氧化鋯纖維的方法

有效

• 申請號: 201610402887.6
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105839227B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王新強;余志超;許東;朱陸益;張光輝;劉雪松;鄭磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01D1/02;D01D5/00;D01D10/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 陳桂玲

1.一種高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，包括步驟：

（1）制備紡絲液

將聚乙酰丙酮合鋯、六水合硝酸釔溶于甲醇溶劑，得聚乙酰丙酮合鋯和六水合硝酸釔的甲醇溶液；助紡劑溶于甲醇溶劑，得助紡劑的甲醇溶液；

將P-123溶于甲醇溶劑中，加入去離子水，再加入濃鹽酸，攪拌混合均勻，再加入聚乙酰丙酮合鋯和六水合硝酸釔的甲醇溶液，攪拌混合均勻，加入助紡劑的甲醇溶液，于35-45℃保溫陳化，制得紡絲液；

所述助紡劑選自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚醋酸乙烯中的一種或者多種混合；

六水合硝酸釔用量為聚乙酰丙酮合鋯質量的15-20% wt.，P-123為聚乙酰丙酮合鋯質量的40-55% wt.，去離子水為聚乙酰丙酮合鋯質量的5-8% wt.；助紡劑為聚乙酰丙酮合鋯質量的0%-5% wt.；

（2）靜電紡絲制備纖維前驅體

將制備的紡絲液注入注射器中，采用微量注射泵控制注射速度2-5mL/h，噴頭與滾筒收絲裝置距離為16-22cm，加12-20kV直流電壓；在環境溫度25-28^oC、相對濕度40%-50%條件下進行靜電紡絲，收集介孔氧化鋯纖維前驅體；

（3）熱處理

將制得的介孔氧化鋯纖維前驅體按以下方式之一進行熱處理：

空氣中熱處理：將介孔氧化鋯纖維前驅體直接在空氣中熱處理，控制升溫速率為：以1℃ /min從室溫升到200℃，再以0.5℃/min 從200℃至目標溫度350^~500℃，在目標溫度下保溫4-5h后自然冷卻到室溫；或者，

水蒸汽熱處理：將介孔氧化鋯前驅體纖維置于水蒸汽爐中，30min從室溫升溫到120℃，通入水蒸汽，以1℃/min升溫到200℃，再以0.5℃/min 升溫到目標溫度250~450℃，關閉蒸汽閥門后再高溫保溫5h。

2.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（1）中，甲醇溶劑總量為聚乙酰丙酮合鋯質量的2-4倍。

3.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（1）中，甲醇溶劑總量為聚乙酰丙酮合鋯質量的3.2倍。

4.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（1）中，所述濃鹽酸為質量分數37%的鹽酸，所述濃鹽酸的加量為聚乙酰丙酮合鋯質量的0-40%，且濃鹽酸的加量不為零。

5.如權利要求4所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于所述濃鹽酸的加量為聚乙酰丙酮合鋯質量的3-10%。

6.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（2）中，電源正極連接噴頭，負極連接收絲裝置。

7.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（2）中，直流電壓14-16kV。

8.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（2）中，所述噴頭選取為5#、6#、8#、9#針頭，內徑分別為0.26mm、0.33mm、0.51mm、0.60mm。

9.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于步驟（2）中，空氣中熱處理的目標溫度為350℃、400℃、450℃或500℃；水蒸汽熱處理的目標溫度為250℃、300℃、350℃、400℃或450℃。

10.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于采用空氣熱處理制備的介孔氧化鋯纖維，比表面積為43-120m²/g，孔徑為1.5-3.5nm；或，

采用水蒸汽熱處理制備的介孔氧化鋯纖維，比表面積為60-235m²/g，孔徑分布為3.1-7.3nm。

11.如權利要求1所述的高比表面的介孔氧化鋯纖維的制備方法，其特征在于采用水蒸汽熱處理制備介孔氧化鋯纖維，目標溫度為300^oC得到氧化鋯纖維比表面積位232.70m²/g, 孔徑大小為6.27nm，孔體積大小為0.36 cm³/g。