[發明專利]一種柔性硅酸鹽納米纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810788712.2
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN108867028B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李響;李艷姿;趙銳;晁珅;王策
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: D06M11/56
• 分類號: D06M11/56;D06M11/155;D06M13/188;D06M11/65;D06M11/26;D01F9/08;D01F6/50;D01F1/10;D04H1/728;D01D5/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;胡景陽

本發明涉及的一種柔性硅酸鹽納米纖維膜及其制備方法，該柔性纖維膜是以柔性的電紡SiO₂納米纖維膜為前驅體模板，通過水熱反應過程將柔性的SiO₂納米纖維膜轉變為柔性的硅酸鹽納米纖維膜。本發明提供的一維柔性硅酸鹽納米纖維膜其纖維長而連續，得到的硅酸鹽納米纖維可以為實心纖維也可以為空心納米管纖維。纖維膜可以隨意彎曲折疊具有良好的機械強度，此制備方法具有普適性，簡單的改變水熱反應溶液中可溶性無機鹽的種類，就可以制備出不同種類的柔性硅酸鹽(硅酸鎂、硅酸銅、硅酸鎳、硅酸鈷、硅酸錳等)納米纖維膜。本發明得到的柔性硅酸鹽納米纖維膜可應用在填充劑、催化、無機熒光、電極材料、吸附、分離等諸多領域。

技術領域

本發明屬于新型材料制備領域，具體涉及一種柔性硅酸鹽納米纖維膜的制備方法。

背景技術

硅酸鹽材料因其廉價、穩定、環境友好等特點，被廣泛應用在填充劑、催化、無機熒光、電極材料、吸附、分離等領域。相比于塊狀材料，納米級別的硅酸鹽材料因表面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應等，在具體領域更具應用潛力。在眾多制備納米硅酸鹽材料的方法中，由納米尺度二氧化硅(SiO₂)為前驅體通過水熱反應過程制備的硅酸鹽材料引起了大量的關注。通常得到的納米硅酸鹽結構有納米球、短纖維、納米線、納米管等。例如宋衛國等人公開了一種層狀多級硅酸鋅納米球(中國專利申請號201110328921.2)。羅紹華等人公開了一種棒狀的硅酸錳鋰短納米線(中國專利申請號201210113571.7)。然而目前報道的納米尺度硅酸鹽材料雖然微觀尺度是納米級別，但是宏觀形態都呈粉末狀或顆粒狀，在材料的使用過程中普遍存在納米材料團聚的問題，使用過后不易分離回收，限制了操作性和實際應用性。

近些年來，通過靜電紡絲技術制備的一維納米纖維膜材料，由于高的孔隙率、高的比表面積、良好的柔韌性和機械強度，在諸多領域都有著良好的應用前景。靜電紡絲技術是在高壓靜電的作用下將聚合溶液或者熔體紡制成一維連續的微/納米纖維，通常纖維直徑都在500nm以下。改變聚合物溶液/熔體或結合后處理方法，經由靜電紡絲技術就可以得到有機納米纖維、無機納米纖維以及有機/無機復合納米纖維。因為電紡纖維的形貌結構特性，靜電紡絲方法常用來制備一維柔性的有機、無機納米纖維膜。這些柔性納米纖維膜材料可以解決上述的傳統納米材料存在的問題，可以推進納米材料進一步應用。但是，柔性硅酸鹽納米纖維膜的制備還未見報道。

基于以上背景介紹，本發明提出一種柔性硅酸鹽納米纖維膜的制備方法。首先通過靜電紡絲技術及后煅燒方法制備柔性的SiO₂納米纖維膜，以SiO₂納米纖維膜為前驅體模板，通過水熱反應過程將柔性的SiO₂納米纖維膜轉變為柔性的硅酸鹽納米纖維膜。此外，通過改變水熱反應條件，得到的硅酸鹽纖維可以為實心纖維、也可以為空心納米管纖維，極大豐富了材料的結構類型，滿足不同應用對纖維結構形貌的需求。由于硅酸鹽本身的物理化學性質以及納米纖維膜的結構特性，得到的柔性硅酸鹽納米纖維膜在環境、催化、電子、能源等領域都將具有非常好的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種柔性硅酸鹽納米纖維膜及其制備方法，以解決傳統的納米硅酸鹽材料在使用過程中存在納米材料團聚以及使用過后不易分離回收的問題，最大限度提高硅酸鹽材料的操作性和實際應用性。

為實現上述目的，本發明的一種柔性硅酸鹽納米纖維膜的制備方法為：以柔性的SiO₂納米纖維膜為前驅體模板，通過水熱反應過程將柔性的SiO₂納米纖維膜轉變為柔性的硅酸鹽納米纖維膜。

具體制備步驟如下：

一種柔性硅酸鹽納米纖維膜的制備方法，以柔性的電紡SiO₂納米纖維膜為前驅體模板，通過水熱反應過程將柔性的SiO₂納米纖維膜轉變為柔性的硅酸鹽納米纖維膜，具體制備方法步驟如下：