[發明專利]一種聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布及其制備和應用

有效

• 申請號: 201610874865.X
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106637921B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 陳志鋼;劉子瀟;張瑞琦;張麗莎;章天涯;朱波;何書昂;包滬維
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: D06M11/56
• 分類號: D06M11/56;D01F6/54;D01F1/10;D06M101/28
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

本發明涉及一種聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布及其制備和應用，以聚丙烯腈PAN納米纖維為基體，硫化銅CuS納米顆粒分布在聚丙烯腈PAN納米纖維表面。制備：將含有銅鹽的PAN納米纖維布浸入硫源溶液中，進行硫化處理，烘干，即得。本發明將光熱材料從溶液中延伸至固態纖維上，突破了光熱材料使用的局限性，有望廣泛地應用于新一代太陽能取暖設備以及新一代太陽能保暖服裝等領域中。

技術領域

本發明屬于光熱納米材料及其制備和應用領域，特別涉及一種聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布及其制備和應用。

背景技術

光熱材料是一類能夠直接將特定波段的光能轉換為熱能的新興功能納米材料。目前，光熱材料主要被用作一種癌癥治療試劑，已得到廣泛研究(Adv.Mater.2011,23,3542-3547；Adv.Mater.2013,25:2095-2100；Adv.Mater.2016,28:245-253.)。目前的光熱材料主要有四大類:有機納米材料、金屬基納米材料、碳基納米材料、半導體納米材料。其中，半導體光熱納米材料是一類新型光熱材料，具有制備簡單、價格低廉、易于功能化等優點。作為一種醫用治療試劑，光熱材料常常需要被分散在水或生物質溶液中，這使得人們對于光熱材料的研究和應用僅僅停留在光熱納米材料的溶液中，限制了其應用范圍。

光熱材料能夠將光能直接轉化為熱能，其產生的熱量如果能在現實生活中直接用來取暖，這將對新一代太陽能取暖設備而言具有巨大的潛在價值。然而，在溶液中的光熱材料所能達到的溫度有限，升溫速度并不快，所產生的熱量受限于溶液中，在日常生活中使用不便，難以得到普及和廣泛的應用。因此，為了拓展光熱材料的應用范圍，需要將光熱材料與其他形式的基體材料相結合，比如制備光熱轉換布，這能夠將材料的光熱轉換性質從溶液狀態拓展到固體基體上，使得光熱材料的使用范圍大大增加，對于光熱材料在日常生活中的使用和推廣，具有重要意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布及其制備和應用，本發明合成方法簡單，合成條件溫和，價格低廉并且具有很寬光吸收范圍，本發明通過將硫化銅納米材料和通用聚合物納米纖維相復合，制備出能夠高效地將太陽光直接轉換為熱能的光熱納米纖維布，可用于室內取暖、軍民兩用戶外露營設施、新型太陽能自產熱保溫服裝等領域，節約冬季取暖所消耗的能源，提高環境舒適性，在新一代太陽能取暖設施中有較大應用前景。

本發明的一種聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布，所述光熱納米纖維布以聚丙烯腈PAN納米纖維為基體，硫化銅CuS納米顆粒分布在聚丙烯腈PAN納米纖維表面。

本發明的一種聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布的制備方法，包括：

(1)將聚丙烯腈PAN加入有機溶劑中，攪拌溶解，得到PAN溶液，然后加入銅鹽，得到靜電紡絲原液，然后進行靜電紡絲，得到含有銅鹽的PAN納米纖維布；

(2)將上述含有銅鹽的PAN納米纖維布浸入硫源溶液中，進行硫化處理，室溫下冷卻后取出烘干，得到聚丙烯腈/硫化銅光熱納米纖維布。

所述步驟(1)中聚丙烯腈PAN的平均分子量為150000；有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺DMF。

所述步驟(1)中PAN溶液中PAN的質量百分濃度為5～12％。

所述步驟(1)中攪拌溶劑為60℃條件下，攪拌過夜溶解。

所述步驟(1)中銅鹽為硫酸銅、氯化銅、硝酸銅、醋酸銅和乙酰丙酮銅Cu(C₅H₇O₂)₂中的一種或幾種，靜電紡絲原液中銅離子濃度為0.1～0.8mol/L。

所述步驟(1)中靜電紡絲工藝參數為：電壓10～25kV，溶液推進速度20～200μL/min，紡絲溫度10～50℃，環境相對濕度20～60％，接收距離為15～30cm，鋁箔收集納米纖維。