[發明專利]一種化學戰劑自消毒金屬-有機骨架纖維濾膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810196107.6
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108310982A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 李澄;梁慧芯;焦秀玲;陳代榮
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D67/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻龍

本發明提供一種化學戰劑自消毒金屬?有機骨架纖維濾膜及其制備方法。本發明的制備方法包括步驟：利用靜電紡絲煅燒制備氧化鋯纖維膜、將其與相應的有機配體和活化酸溶液混合水熱反應可得。本發明所制備的MOFs纖維濾膜無需額外支撐材料，保持了MOFs自身超大的比表面積、卓越的吸附容量和催化性質，其微納尺度多級結構利于反應物的傳輸及催化位點的暴露，避免了催化劑的團聚，從而表現出卓越的自消毒性能，對化學戰劑模擬物降解轉化率高、半衰期短、循環使用穩定性好，其薄膜形態利于在實際過濾防護裝置中直接應用。

技術領域

本發明涉及一種化學戰劑自消毒金屬-有機骨架纖維濾膜及其制備方法，屬于納米材料制備技術領域。

背景技術

化學戰劑(Chemical Warfare Agents)，如沙林(sarin)、索曼(soman)等，極具高毒性，無論其是偶然或故意發出，都會對人類和環境構成嚴重威脅。現在用于去除常規化學戰劑的過濾膜或者過濾裝置主要依靠活性碳和其浸漬的形式，但是它們存在有二次污染的問題，長期過濾處理容量較低，需要額外的最終處理。因此，發展新型的自解毒過濾器是極其必要的，可以建立更有效的保護從而對抗致命的化學戰劑的危害。

目前，國內研究主要集中在能夠催化降解化學戰劑的催化劑材料領域。例如：中國專利文獻CN 107626201 A公開了一種常溫常壓下催化化學戰劑模擬物降解的方法，該方法為(1)水合六鈮酸鹽和有機銨通過陰離子交換方法得到兩親性六鈮酸鹽催化劑；(2)水合釩帽型多鈮釩氧簇和有機胺通過陰離子交換方法得到兩親性鈮釩氧簇催化劑；(3)兩親性六鈮氧簇和兩親性鈮釩氧簇在水和甲苯溶劑中可以形成乳液，此乳液體系可催化降解芥子氣模擬物2-氯乙基乙基硫醚(簡稱為CEES)，以及神經毒劑模擬物(簡稱為DECP)。該發明中的催化劑可通過離心破乳回收再重復利用，但粉末催化劑在試劑應用中存在形態的限制以及易團聚的問題。

近些年來，金屬-有機骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)被逐漸應用到降解化學戰劑中。中國專利文獻CN 107362832 A公開了一種基于金屬-有機骨架化合物和納米二氧化鈦的芥子氣降解材料及其制備方法。該材料是以表面被有機配體修飾的納米二氧化鈦為載體，交替浸漬于用于合成金屬-有機骨架化合物的有機配體和含金屬離子的兩種溶液中而得。該降解劑對HD具有很好的催化降解性能，但是粉末催化劑在催化過程中的團聚會影響后續催化的效果。目前，金屬-有機骨架材料多為粉體材料，由于粉體材料具有的形貌局限性，僅依靠自身無法制作成便于使用的宏觀形態，在實際應用中限制了其的使用；而基底材料與其形成的復合材料，雖然可以從宏觀上解決形貌問題，但是金屬-有機骨架的添加量受到一定程度的限制，因此開發自支撐柔性的用于化學戰劑自消毒金屬-有機骨架纖維膜材料是十分必要的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種化學戰劑自消毒金屬-有機骨架纖維濾膜及其制備方法，本發明的方法可以制備僅含有MOFs的纖維濾膜，具有可以實際應用的形貌，次級結構的存在避免了催化劑的團聚，具有極高的比表面積，本發明制備得到的金屬-有機骨架纖維濾膜對化學戰劑模擬物具有優異的降解去除性能。

本發明的技術方案如下：

一種化學戰劑自消毒金屬-有機骨架(MOFs)纖維濾膜，所述纖維濾膜為ZrO₂和有機配體的復合物，其微觀形貌為：針狀納米片或球形納米顆粒組成的纖維構成纖維濾膜，所述纖維的直徑為0.5-2μm。

根據本發明優選的，所述自消毒金屬-有機骨架(MOFs)纖維濾膜為UiO-66纖維濾膜、UiO-67纖維濾膜或UiO-66-NH₂纖維濾膜；所述自消毒金屬-有機骨架(MOFs)纖維濾膜的比表面積為1200-2000m²g^-1。

上述化學戰劑自消毒金屬-有機骨架(MOFs)纖維濾膜的制備方法，包括步驟：