[發明專利]含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811279795.9
• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109433024B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉軻;王棟;易志兵;劉迎;劉瓊珍;王雯雯;李沐芳;蔣海青;魯振坦
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學;揚州云彩新材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/06
• 分類號: B01D71/06;B01D67/00;B01D69/02;B01J13/00;D01F6/96
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

1.一種含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料，其特征在于：它由金屬有機骨架納米纖維和熱塑性聚合物納米纖維在三維空間中通過氫鍵作用力相互纏結而成，各納米纖維的質量百分比組成如下：

熱塑性聚合物納米纖維：20％～99％；

金屬有機骨架納米纖維：1％～80％；

其中，所述金屬有機骨架納米纖維由金屬鹽和有機配體制備得到，所述金屬鹽為Zn、Al、Ca、Fe、Cu或Ln系元素中的一種元素組成的無機化合物或至少兩種元素組成的無機化合物的混合物，所述有機配體為均苯三甲酸、1 ,3 ,5-三(4-羧基苯基)苯或氮川三乙酸中的至少一種；

所述熱塑性聚合物納米纖維為熱塑性聚合物經熔融共混相分離法制備得到纖維直徑為50～500nm的納米纖維；所述熱塑性聚合物為聚酰胺、乙烯乙烯醇共聚物中的一種；

且將所述金屬有機骨架納米纖維與所述熱塑性聚合物納米纖維分散于醇水混合溶劑中形成均勻的懸浮液；取所述懸浮液涂覆于基體表面并在20～50℃下恒溫保存，繼續常溫干燥制備得到膜材料或冷凍干燥制備得氣凝膠材料。

2.根據權利要求1所述含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料，其特征在于：所述金屬有機骨架納米纖維的纖維直徑為20～1000nm，纖維長度為5～100μm。

3.一種權利要求1所述含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料的制備方法，其特征在于：它包括如下制備步驟：

1)制備金屬有機骨架納米纖維：將金屬鹽溶液和有機配體溶液混合，室溫下攪拌成均相溶液，所述均相溶液室溫反應或升溫反應得金屬有機骨架納米纖維；其中，所述金屬鹽溶液與所述有機配體溶液之間的體積比為(1～2):1，所述金屬鹽溶液的濃度為0 .1～0.5mol/L，所述有機配體溶液的濃度為0 .1～0 .5mol/L；

金屬鹽為Zn、Al、Ca、Fe、Cu或Ln系元素中的一種元素組成的無機化合物或至少兩種元素組成的無機化合物的混合物，有機配體為均苯三甲酸、1 ,3 ,5-三(4-羧基苯基)苯或氮川三乙酸中的至少一種；

所述室溫反應為將均相溶液的溫度控制為20～30℃，反應24～72h；所述升溫反應為將均相溶液升溫至90～160℃，反應6～24h；

2)制備熱塑性聚合物納米纖維；

3)制備懸浮液：將步驟1)的所述金屬有機骨架納米纖維，步驟2)的所述熱塑性聚合物納米纖維分散于醇水混合溶劑中形成均勻的懸浮液；

4)制備膜材料或氣凝膠材料：取步驟3)的所述懸浮液涂覆于基體表面并在20～50℃下恒溫保存，繼續常溫干燥制備得到膜材料或冷凍干燥制備得氣凝膠材料。

4.根據權利要求3所述含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料的制備方法，其特征在于：步驟3)中的所述醇水混合溶劑為水與甲醇、乙醇、異丙醇或叔丁醇中的一種按照體積比(1 .2～10):1配置得到。

5.根據權利要求3所述含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料的制備方法，其特征在于：步驟4)中，所述常溫干燥為控制溫度10～40℃，干燥時間為1～60min；所述冷凍干燥為控制溫度﹣80～﹣10℃，冷凍時間為4～6h，干燥時間為24～72h。

6.一種權利要求1所述含有金屬有機骨架納米纖維的膜材料或氣凝膠材料在氣體/液體污染物的吸附、傳感、催化或過濾方面中的應用。