[發明專利]一種碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜及其制備和應用

有效

• 申請號: 201710364192.8
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107128942B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 陳大俊;朱業凱
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C01B33/40
• 分類號: C01B33/40;C01B32/168;B01D71/02;B01D69/02;B01D67/00;B01D17/022
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達

本發明涉及一種碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜及其制備和應用，復合膜為碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜，具有納米級的連通孔隙結構。制備：室溫下，將碳納米管分散液和水溶性聚合物稀溶液依次混入凹凸棒土膠體中，均勻混合后，通過減壓蒸餾將混合液濃縮，制得混合漿料；將上述混合漿料抽濾成膜，并經真空干燥，制得具有柔韌性的碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜；將復合膜在氮氣氛圍中進行煅燒，得具有自支撐性的碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜。本發明制備的碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜具有納米級的連通孔隙，表現出良好的力學性能、熱穩定性和化學穩定性，其工藝操作簡單，成本低，制備周期短，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米纖維復合膜材料及其制備和應用領域，特別涉及一種碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜及其制備和應用。

背景技術

隨著納米技術的迅猛發展，納米纖維膜作為一種性能良好的新型膜材料已成為研究熱點。其中，無機納米纖維膜因其具有良好的熱穩定性、化學穩定性、抗污染性、機械強度以及使用壽命長、易清洗等優點，使得其在環境、食品、生物醫學等領域中有著巨大的應用潛力(CN103451851A，CN101603245)。然而，大多數無機納米纖維膜質地脆，在一定的外界驅動力作用下易斷裂，嚴重制約了其在實際生產生活中的應用。此外，當前制備無機納米纖維膜的技術主要以靜電紡絲和煅燒相結合，其存在著生產周期長，能源消耗大，二次污染嚴重，成本高，產量低等諸多問題(Yuan J,Laubernds K,Villegas J,et al.AdvancedMaterials,2004,16(19):1729-1732；Mao X,Si Y,Chen Y,et al.RSC Advances,2012,2(32):12216-12223；Xia Y,Yang P,Sun Y,et al.Advanced materials,2003,15(5):353-389)。東華大學曾公開了一種環保低成本的無機納米纖維膜，其以天然粘土纖維為原料制備出了一種凹凸棒土納米纖維膜(CN105126641A)。這種膜材料表現出良好的柔性，但力學強度較低。在其另一篇專利中，東華大學采用煅燒工藝制備了一種具有自支撐性的凹凸棒土納米纖維膜，但仍存在一定程度的脆性缺陷(CN106390773A)。

碳納米管，一種新型的一維納米材料，因其具有優異的力學性能、電學性能、韌性和熱學性能，被廣泛應用在復合材料增強劑、超導材料、催化劑載體等領域(Shameli A,Ameri E.Chemical Engineering Journal,2017,309:381-396；Majumder M,Chopra N,Hinds B J.ACS nano,2011,5(5):3867-3877)。其中，在納米材料中摻入適量碳納米管，可以明顯降低材料的脆性缺陷，繼而改善材料的力學性能(CN104494246A，CN103396568A)。當前，將碳納米管應用于無機納米纖維膜，特別是凹凸棒土納米纖維膜的研究卻少有報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜的制備方法，本發明制備的碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜具有納米級的連通孔隙，表現出良好的力學性能、熱穩定性和化學穩定性。其工藝操作簡單，成本低，制備周期短，在分離、催化等領域中具有廣闊的應用前景。

本發明的一種碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜，所述復合膜為碳納米管/凹凸棒土納米

纖維復合膜，具有納米級的連通孔隙結構，孔尺寸為10～15nm。

本發明的一種碳納米管/凹凸棒土納米纖維復合膜的制備方法，包括：

(1)室溫下將凹凸棒土分散于水溶液中，超聲分散6～12h，富集上層膠體，得到凹凸棒土膠體；