[發明專利]一種柔性鐵酸鎂纖維及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011102536.6
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112239900B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 王新強;施淑穎;朱陸益;張光輝;許東;劉雪松
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: D01F9/10
• 分類號: D01F9/10;D01F9/08;D01D5/00;D01D10/02;B01J20/04;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明涉及一種柔性鐵酸鎂纖維及其制備方法和應用。所述鐵酸鎂纖維直徑約為0.5～1.5μm，由鐵酸鎂納米晶粒組成。制備方法包括：將鐵源、鎂源和檸檬酸溶于溶劑中；加入助紡劑，并調節到一定黏度得到前驅體紡絲液；通過靜電紡絲獲得前驅體纖維，經一定溫度熱處理得到柔性鐵酸鎂纖維。該方法制備出的柔性鐵酸鎂纖維，克服了鐵酸鎂納米材料在吸附過程中易團聚的問題。而且解決了鐵源和鎂源直接與助紡劑一起溶解形成紡絲液制備的纖維柔性不佳的問題。纖維具有優異的柔韌性和自支撐性，在水溶液中不團聚、易磁分離，對Pb²⁺離子有優異的吸附性能。

技術領域

本發明屬于合成纖維技術領域，具體涉及一種柔性鐵酸鎂纖維及其制備方法。

背景技術

工業發展給人類帶來進步和便捷之外，也給環境帶來了巨大的壓力，其中水資源短缺問題尤為明顯。目前我們面臨著地下水枯竭、淡水資源短缺的問題。由于人口增長和工業需求，對淡水資源的需求量逐年增加。隨之而來的是污染水排放量增大，水資源短缺問題日益嚴峻。污染凈化，變廢為寶，將之轉變為可以再次利用的資源是當前的唯一辦法。吸附法在眾多水處理技術中，由于成本低，操作簡單而被廣泛應用。

鐵酸鎂(MgFe₂O₄)作為尖晶石結構復合金屬氧化物，其構成元素Mg和Fe在自然界含量豐富。鐵酸鎂無毒無害且具有生物相容性，同時還具有磁性，能夠在實際污水處理中通過磁性快速分離。因此在水處理方面有著廣泛的應用。

研究者開發了針狀鐵酸鎂納米粒子(Bull.Mater.Sci.(2019)42:77)、氨基修飾鐵酸鎂納米粒子(RSC Adv.,2016,6,47382)、分層鐵酸鎂微球(Microporous and MesoporousMaterials 207 (2015)170e178)、介孔鐵酸鎂納米粒子和氧化石墨烯復合材料(Environmental Pollution 253 (2019)111-119)、鐵酸鎂和膨潤土納米復合材料(Bull.Mater.Sci.(2018)41:132)等鐵酸鎂基吸附劑，研究其對Pb²⁺的吸附。但是，這些吸附劑存在著在水中容易團聚，致使吸附性能降低的問題。纖維狀吸附劑在水中不團聚，是解決吸附劑團聚問題的有效方法。

現有的鐵酸鎂纖維的制備方法均為硝酸鐵和硝酸鎂溶于溶劑中，加入適量助紡劑進行靜電紡絲(ChemistrySelect 2018,3,8010–8017、New J.Chem.,2016,40,538--544)。而如此方法制備的鐵酸鎂纖維基本上不具有柔性，在吸附水中污染物的過程中，其纖維結構容易遭到破壞。再比如，CN106159256A公開了一種鋰離子電池用負極材料鐵酸鎂納米纖維的制備方法，通過靜電紡絲與煅燒技術制備出MgFe₂O₄納米纖維負極材料；但是，該方法仍然是硝酸鐵和乙酸鎂直接與助紡劑一起溶解形成紡絲液，而且其作為鋰離子電池負極材料，沒有研究其纖維柔性和重金屬離子吸附性能。

因此，為了解決目前鐵酸鎂各種形貌吸附劑容易團聚的問題，以及現有鐵酸鎂纖維不具柔性的不足，特提出本發明。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種柔性鐵酸鎂纖維及其制備方法和應用。將鐵源、鎂源與檸檬酸經過溶膠凝膠過程制備可紡性良好的紡絲液，通過靜電紡絲技術制備柔性鐵酸鎂纖維。該方法制備出的柔性鐵酸鎂纖維，不僅克服了鐵酸鎂納米材料在吸附過程中易團聚的問題，而且解決了鐵源和鎂源直接與助紡劑一起溶解形成紡絲液制備的纖維柔性不佳的問題。制備的纖維柔韌性好、自支撐，在水溶液中不團聚、易磁分離，對Pb²⁺離子有優異的吸附性能。

本發明的技術方案如下：

一種柔性鐵酸鎂纖維，所述鐵酸鎂纖維的直徑為0.5～1.5μm，所述鐵酸鎂纖維的晶相為立方相，尖晶石結構。

根據本發明，優選的，所述的鐵酸鎂纖維具有柔性，可以任意卷曲折疊。