[發明專利]一種親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010631709.7
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111715081B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 趙相龍;陳婷;王惠臨;龐巖濤;陳艷平;李魯艷;時術華
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/02;B01D71/02;B01D61/40;D01F9/12;D06M11/60;C02F1/44;C02F1/40;E02B15/04;D06M101/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明涉及一種親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡的制備方法及應用。具體步驟為：1)將多孔氧化鋁放入陶瓷舟中，然后將陶瓷舟置于電阻爐中，通入惰性氣體，加熱后再通入乙炔和惰性氣體的混合氣，反應后在陶瓷舟的表面生長碳納米纖維；2)將步驟1)得到的碳納米纖維從陶瓷舟表面剝離，再置于電阻爐中，通入惰性氣體，加熱后再通入氨氣和惰性氣體的混合氣，碳納米纖維就轉化為氮摻雜碳納米纖維；3)將步驟2)得到的氮摻雜碳納米纖維分散于水中，然后將得到的混合液進行真空過濾，在過濾的過程中對氮摻雜碳納米纖維進行壓縮，得到親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡。

技術領域

本發明屬于碳納米纖維制備技術領域，具體涉及一種親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡的制備方法及應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

具有親水性特點的多孔網絡結構，在水包油乳液的分離中具有廣泛的應用前景。這是因為當其孔尺寸小于乳液中的油滴尺寸時，其孔洞結構只允許乳液中的水通過，而乳液中的油滴則被拒絕進入。因此，制備親水性的多孔網絡結構成為近年來比較活躍的研究領域。如在“Nanowire-haired inorganic membranes with superhydrophilicity andunderwater ultralow adhesive superoleophobicity for high-efficiency oil/waterseparation”，Adv.Mater.25,4192-4198(2013)(“超親水/水下超疏油的納米線無機模板用于高效油/水分離”，《先進材料》2013年第25卷第4192-4198頁)一文中所述，當超親水氫氧化銅納米線網絡結構的孔徑小于柴油液滴尺寸時，其可以用于分離水包柴油乳液。然而，這種氫氧化銅納米線網絡結構的制備需要強堿性和腐蝕性化學藥品，從而不利于其大規模制備，并且也容易對環境造成污染。另外，“Photoinduced superwetting single-walledcarbon nanotube/TiO₂ ultrathin network films for ultrafast separation of oil-in-water emulsions”，ACS Nano.8,6344-6352(2014)(“光誘導的親水性單壁碳納米管/TiO₂薄膜用于超快分離油水乳液”，《美國化學會納米》2014年第8卷第6344-6352頁)一文中也提到，當親水性單壁碳納米管/TiO₂薄膜的孔徑小于十六烷液滴尺寸時，其可以非常快速的分離水包十六烷乳液。然而，發明人發現，親水性單壁碳納米管/TiO₂薄膜的制備需要繁瑣的操作過程，并且其親水性也需要額外的紫外光照射，從而制約了這種薄膜的低成本制備。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡的制備方法及應用。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

第一方面，一種親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡的制備方法，具體步驟為：

1)將多孔氧化鋁放入陶瓷舟中，然后將陶瓷舟置于電阻爐的石英管中，通入惰性氣體，加熱后再通入乙炔和惰性氣體的混合氣，反應后在陶瓷舟的表面生長碳納米纖維；

2)將步驟1)得到的碳納米纖維從陶瓷舟表面剝離，然后置于電阻爐中，通入惰性氣體，加熱后再通入氨氣和惰性氣體的混合氣，碳納米纖維就轉化為氮摻雜碳納米纖維；

3)將步驟2)得到的氮摻雜碳納米纖維分散在水中，然后將得到的混合液進行真空過濾，在過濾的過程中對氮摻雜碳納米纖維進行壓縮，得到親水性氮摻雜碳納米纖維致密網絡。