[發明專利]一種復合納米纖維膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010464129.3
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111593493A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 王琛;顏琨;馮偉忠;高云莉;孫元娜
• 申請（專利權）人: 西安工程大學;陜西博華高低壓開關成套設備制造有限公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/43;D01F1/10;B01D46/54
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了復合納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：1)制備氧化石墨烯分散液；2)將納米二氧化硅粉末和聚丙烯腈加入到氧化石墨烯分散液中，隨后加入金屬離子，得到靜電紡絲溶液；3)將靜電紡絲溶液通過靜電紡絲，得到復合納米纖維膜。通過氧化石墨烯納米顆粒的加入提高粗糙度及吸附性能，進一步提高復合納米纖維膜的過濾效果，在不影響過濾效率的情況下，過濾阻力降到40.67Pa，降幅較大；通過添加金屬離子，使復合納米纖維膜在過濾的同時具有優良的抗菌性。本發明制備得到的復合納米纖維膜可以制備成高效低阻抑菌的空氣過濾材料，適用于室內空氣過濾和PM2.5個體防護，具有很好的實用價值。

技術領域

本發明屬于納米纖維膜技術領域，具體涉及一種復合納米纖維膜及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著工業生產和汽車工業的高速發展，使得環境污染加劇，特別是可吸入顆粒物如PM2.5(俗稱霧霾，又稱為細顆粒物)，已成為現階段人們最為關注的指標之一。PM2.5能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重，它已經嚴重威脅到人們的健康，對生活質量的改善和環境凈化的要求顯得十分迫切。因此，開發高性能的過濾材料是行之有效的措施之一。

空氣過濾材料主要包括纖維過濾材料、膜過濾材料、多孔碳材料(如活性炭等)、多孔陶瓷材料(如沸石等)及多孔金屬材料等。纖維空氣過濾材料以其工藝簡單、成本低廉、結構易控、優良的濾效等優點迅速發展起來。而納米纖維空氣過濾材料則以纖維直徑小、比表面積大、孔隙率高等特點，迅速引起了人們的重視。近年來，靜電紡納米纖維以其極大的比表面積和孔隙率、極高的過濾精度等優勢而得到過濾材料研究者的青睞。利用靜電紡絲方法可以得到直徑為幾十或幾百納米的納米級纖維，很適合用作過濾材料。把靜電紡納米纖維產品應用到空氣過濾技術中，將為制造高精度的空氣過濾材料提供一種新的途徑。

目前利用靜電紡絲方法制備的過濾材料的過濾阻力比較大，不能滿足市場的需求。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種復合納米纖維膜的制備方法，增加了氧化石墨烯進行改性，降低了過濾阻力。

本發明的目的之二在于提供一種復合納米纖維膜，具有更低的過濾阻力，同時還具有抗菌性。

本發明的目的之三在于提供所述復合納米纖維膜的應用。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種復合納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

1)制備氧化石墨烯分散液；

2)配制靜電紡絲溶液：

將納米二氧化硅粉末和聚丙烯腈加入到步驟1)得到的氧化石墨烯分散液中，加熱攪拌，隨后加入金屬離子，混合均勻得到靜電紡絲溶液；

其中，按質量百分比計算，聚丙烯腈：金屬離子：靜電紡絲溶液＝(10～15)：(0.5～4.5)：100；

氧化石墨烯：納米二氧化硅粉末：聚丙烯腈＝(0.3～2)：(2～6)：100；

3)將步驟2)中的靜電紡絲溶液通過靜電紡絲，得到復合納米纖維膜。

進一步，步驟1)具體為：將氧化石墨烯置于溶劑中，通過超聲處理，得到氧化石墨烯分散液；

進一步，步驟1)中，溶劑采用N,N二甲基乙酰胺或二甲基亞砜。

進一步，步驟1)中，超聲處理時間為30～120min。

進一步，金屬離子具體為Ag、Cu、Fe和W元素中的任意一種或任意兩種金屬離子。

進一步，靜電紡絲條件為：針頭距接收器的距離15cm～25cm，紡絲電壓為12KV～18KV。