[發明專利]一種柔性鈰酸稀土高熵納米纖維陶瓷膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110403375.2
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113135755B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 邵志恒;楊帆;趙志鋼
• 申請（專利權）人: 廈門稀土材料研究所
• 主分類號: C04B35/50
• 分類號: C04B35/50;C04B35/622;D01F1/10;D01F6/56;B01J23/10;B01J35/06;B01J37/34;C02F1/30;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;呂少楠

本發明公開一種柔性鈰酸稀土高熵納米纖維陶瓷膜及其制備方法和應用，所述陶瓷膜含有納米纖維，且所述納米纖維含有至少五種稀土元素，所述稀土元素中至少包括鈰(Ce)元素。本發明通過將陶瓷材料高熵化方法與靜電紡絲納米方法結合，開創性地以至少含有鈰元素的五種或五種以上的稀土元素制備紡絲液，最終燒結得到柔性的高熵鈰酸稀土納米纖維陶瓷膜，其中的納米纖維的長徑比高達250以上、纖維直徑高達80nm。本發明柔性高熵納米陶瓷纖維膜的制備成功，對柔性陶瓷纖維膜、納米纖維和高熵陶瓷等技術領域的發展具有重大意義。本發明制得的納米纖維陶瓷膜在熱障材料、能源催化領域和輻射防護等領域具有較廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于高熵陶瓷及靜電紡絲技術領域，具體涉及一種柔性鈰酸稀土高熵納米纖維陶瓷膜及其制備方法和應用。

背景技術

高熵陶瓷(HECs)作為一種含有三種或三種以上主成分的等摩爾比或接近等摩爾比的單組分化合物的固溶體，因其具有許多優異特性而越來越受到人們的關注。單組分化合物，目前高熵陶瓷的存在形式主要有粉體、塊體、涂層和纖維。然而，對高熵陶瓷纖維的研究和高熵陶瓷性能的應用研究仍然較少，尤其是對柔性高熵納米纖維陶瓷膜的制備技術還未見報道。如何制備得到具有優異的納米尺寸效應、比表面積高、高長徑比和優異力學性能等特點的柔性高熵納米纖維陶瓷纖維膜，使其能夠在熱障材料、能源催化、輻射防護和紫外吸收等領域具有較大應用前景，成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

為了改善上述技術問題，本發明提供一種柔性鈰酸稀土高熵納米纖維陶瓷膜及其制備方法和應用，通過采用靜電紡絲技術和高熵陶瓷技術相結合的方式，先制備稀土/高分子復合納米纖維膜，再經燒結，制備具有柔性的鈰酸稀土高熵納米纖維陶瓷膜。

本發明提供一種陶瓷膜，所述陶瓷膜含有納米纖維。

根據本發明的實施方案，所述納米纖維含有至少五種稀土元素，所述稀土元素中至少包括鈰(Ce)元素。

例如，所述稀土元素還可以選自釔(Y)、鑭(La)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、銩(Tm)、鉺(Er)和鈧(Sc)中的至少四種；優選選自釔(Y)、鑭(La)、銪(Eu)、釓(Gd)、釤(Sm)、鉺(Er)和銩(Tm)中的四種、五種或更多種。

根據本發明的實施方案，所述納米纖維的長徑比大于250，例如長徑比為260-400。

根據本發明的實施方案，所述納米纖維的直徑至少為80nm，例如為80-1000nm，優選200-500nm，示例性為80nm、100nm、150nm、200nm、300nm、350nm、400m、500nm、800nm、1000nm。

根據本發明的實施方案，所述陶瓷膜為柔性陶瓷膜，優選為柔性納米纖維陶瓷膜，更優選為柔性鈰酸稀土高熵納米纖維陶瓷膜。

優選地，所述陶瓷膜具有基本如圖2所示的形貌。

根據本發明的實施方案，所述陶瓷膜由包括如下重量份的原料組分制備得到：高分子模板劑0.5-5份、稀土鹽0.3-5份；

所述稀土鹽包含至少五種稀土鹽，且五種稀土鹽中至少包括鈰鹽。

根據本發明的實施方案，所述陶瓷膜由包括高分子模板劑和稀土鹽的原料，先通過靜電紡絲制備得到復合納米纖維，再對所述復合納米纖維進行高溫燒結，得到所述陶瓷膜。

根據本發明的實施方案，所述高分子模板劑選自聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯腈(PAN)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乳酸(PLA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚左旋乳酸(PLLA)、聚氯乙烯(PVC)、醋酸纖維素(CA)和聚碳酸(PC)等中的至少一種，優選為聚氧化乙烯(PEO)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。