[發(fā)明專利]具備污染物吸附、催化及熒光跟蹤協(xié)同功能的納米纖維凝膠材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811280989.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN109433120B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉軻;王棟;劉迎;萬雨彩;劉瓊珍;王雯雯;李沐芳;蔣海青;魯振坦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢紡織大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/00
• 分類號(hào): B01J13/00;D01F1/10;D01F6/94
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

本發(fā)明公開了一種具備污染物吸附、催化及熒光跟蹤協(xié)同功能的納米纖維凝膠材料及其制備方法，屬于紡織材料技術(shù)領(lǐng)域。該納米纖維凝膠材料由顆粒摻雜的金屬有機(jī)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(jié)而成；具體的制備過程為首先制備得內(nèi)部金屬顆粒摻雜的金屬有機(jī)骨架納米纖維，再將熔融共混相分離法制備的熱塑性聚合物納米纖維，顆粒摻雜的金屬有機(jī)骨架納米纖維分散在有機(jī)溶劑與水的混合溶劑中形成懸浮液，再將懸浮液涂覆于基體上并通過冷凍干燥技術(shù)得到具有污染物吸附‐催化‐熒光跟蹤協(xié)同功能的納米纖維凝膠材料。本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，制備得到的材料具備多功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米纖維材料，屬于紡織材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種具備污染物吸附、催化及熒光跟蹤協(xié)同功能的納米纖維凝膠材料及其制備方法。

背景技術(shù)

凝膠材料具有三維貫穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在物質(zhì)吸附、存儲(chǔ)、隔熱、催化分離等方面應(yīng)用前景廣闊。材料的骨架結(jié)構(gòu)是凝膠性能發(fā)揮的主要載體，通過結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控實(shí)現(xiàn)功能多樣化和性能提升已經(jīng)成為凝膠材料發(fā)展的主要途徑。納米纖維具有大的長(zhǎng)徑比，由其制備的凝膠材料的比表面積可以得到顯著的提升，進(jìn)而增強(qiáng)材料的性能。近年來，納米纖維凝膠材料已經(jīng)成為全球的研究熱點(diǎn)。

金屬有機(jī)骨架材料是一種將無機(jī)與有機(jī)結(jié)合的多孔有機(jī)配合物，可以形成不同的框架孔隙結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定的孔隙結(jié)構(gòu)可以負(fù)載更小尺寸的金屬或金屬氧化物顆粒，從而表現(xiàn)出更加優(yōu)異的選擇性吸附、催化、傳感等性能。然而，目前大批量制備的納米級(jí)金屬有機(jī)骨架材料通常為顆粒狀，加工性能差，難以將其與納米纖維復(fù)合制備納米纖維凝膠材料。盡管可以采用原位生長(zhǎng)的方法將金屬有機(jī)骨架納米顆粒固定到纖維表面，然而這種方法工藝復(fù)雜，能耗高，限制了金屬有機(jī)骨架材料在凝膠體系中的應(yīng)用。雖然目前也有將金屬有機(jī)骨架材料制備成納米纖維的，但制備工藝操作相對(duì)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具備污染物吸附、催化及熒光跟蹤協(xié)同功能的納米纖維凝膠材料及其制備方法。其中，該納米纖維凝膠材料通過將功能性金屬納米顆粒包覆于纖維狀金屬有機(jī)骨架中，并與熱塑性聚合物納米纖維實(shí)現(xiàn)相互穿插，使得該納米纖維凝膠材料在水體污染物中可進(jìn)行多相催化，同時(shí)，金屬有機(jī)骨架與納米纖維相結(jié)合也進(jìn)一步地阻止了功能性顆粒的流失，從而防止了水體的二次污染。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種具備污染物吸附、催化及熒光跟蹤協(xié)同功能的納米纖維凝膠材料，它由金屬有機(jī)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(jié)而成，所述金屬有機(jī)骨架納米纖維的內(nèi)部摻雜有納米金屬顆粒，各納米纖維的質(zhì)量百分比組成如下：

熱塑性聚合物納米纖維：20％～99％；

金屬有機(jī)骨架納米纖維：1％～80％。

優(yōu)選的，金屬有機(jī)骨架納米纖維中納米金屬顆粒質(zhì)量百分比為金屬有機(jī)骨架納米纖維的1％～10％，合理吸附的納米金屬顆粒有利于實(shí)現(xiàn)催化及熒光跟蹤等功能。

進(jìn)一步地，所述金屬有機(jī)骨架納米纖維的纖維直徑為20～1000nm，纖維長(zhǎng)度為5～100μm；所述納米金屬顆粒的粒徑為1～10nm。

進(jìn)一步地，所述金屬有機(jī)骨架納米纖維由稀土金屬鹽和有機(jī)配體結(jié)合制備得到，所述稀土金屬鹽為Eu(銪)、Ga(鎵)、Tb(鋱)、Sm(釤)、Yb(鐿)、Ru(釕)中的至少一種元素組成的無機(jī)化合物，所述有機(jī)配體為含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的多元有機(jī)羧酸，所述含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的多元有機(jī)羧酸為均苯三甲酸、1,3,5-三(4-羧基苯基)苯或氮川三乙酸中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述納米金屬顆粒為銀、金、鉑、銅、鐵、鎳或鈀中的至少一種。

進(jìn)一步地，所述熱塑性聚合物納米纖維為熱塑性聚合物經(jīng)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。