[發(fā)明專利]一種化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬-有機(jī)骨架纖維濾膜及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810196107.6
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108310982A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李澄;梁慧芯;焦秀玲;陳代榮
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D67/00
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 韓獻(xiàn)龍

本發(fā)明提供一種化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬?有機(jī)骨架纖維濾膜及其制備方法。本發(fā)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(yīng)的有機(jī)配體和活化酸溶液混合水熱反應(yīng)可得。本發(fā)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(zhì)，其微納尺度多級結(jié)構(gòu)利于反應(yīng)物的傳輸及催化位點(diǎn)的暴露，避免了催化劑的團(tuán)聚，從而表現(xiàn)出卓越的自消毒性能，對化學(xué)戰(zhàn)劑模擬物降解轉(zhuǎn)化率高、半衰期短、循環(huán)使用穩(wěn)定性好，其薄膜形態(tài)利于在實(shí)際過濾防護(hù)裝置中直接應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬-有機(jī)骨架纖維濾膜及其制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

化學(xué)戰(zhàn)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(fā)出，都會對人類和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。現(xiàn)在用于去除常規(guī)化學(xué)戰(zhàn)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(fā)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(hù)從而對抗致命的化學(xué)戰(zhàn)劑的危害。

目前，國內(nèi)研究主要集中在能夠催化降解化學(xué)戰(zhàn)劑的催化劑材料領(lǐng)域。例如：中國專利文獻(xiàn)CN 107626201 A公開了一種常溫常壓下催化化學(xué)戰(zhàn)劑模擬物降解的方法，該方法為(1)水合六鈮酸鹽和有機(jī)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(jī)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(jīng)毒劑模擬物(簡稱為DECP)。該發(fā)明中的催化劑可通過離心破乳回收再重復(fù)利用，但粉末催化劑在試劑應(yīng)用中存在形態(tài)的限制以及易團(tuán)聚的問題。

近些年來，金屬-有機(jī)骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)被逐漸應(yīng)用到降解化學(xué)戰(zhàn)劑中。中國專利文獻(xiàn)CN 107362832 A公開了一種基于金屬-有機(jī)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(jī)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(jī)骨架化合物的有機(jī)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(tuán)聚會影響后續(xù)催化的效果。目前，金屬-有機(jī)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(tài)，在實(shí)際應(yīng)用中限制了其的使用；而基底材料與其形成的復(fù)合材料，雖然可以從宏觀上解決形貌問題，但是金屬-有機(jī)骨架的添加量受到一定程度的限制，因此開發(fā)自支撐柔性的用于化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬-有機(jī)骨架纖維膜材料是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬-有機(jī)骨架纖維濾膜及其制備方法，本發(fā)明的方法可以制備僅含有MOFs的纖維濾膜，具有可以實(shí)際應(yīng)用的形貌，次級結(jié)構(gòu)的存在避免了催化劑的團(tuán)聚，具有極高的比表面積，本發(fā)明制備得到的金屬-有機(jī)骨架纖維濾膜對化學(xué)戰(zhàn)劑模擬物具有優(yōu)異的降解去除性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬-有機(jī)骨架(MOFs)纖維濾膜，所述纖維濾膜為ZrO₂和有機(jī)配體的復(fù)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(gòu)成纖維濾膜，所述纖維的直徑為0.5-2μm。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述自消毒金屬-有機(jī)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(jī)骨架(MOFs)纖維濾膜的比表面積為1200-2000m²g^-1。

上述化學(xué)戰(zhàn)劑自消毒金屬-有機(jī)骨架(MOFs)纖維濾膜的制備方法，包括步驟：