[發(fā)明專利]改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料及其制法和應用

有效

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• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113171800B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 劉一濤;王慧;戴勁;俞建勇;丁彬
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J35/06
• 分類號: B01J35/06;B01J29/89;B01J29/14;B01J29/85;B01J29/48;B01J29/40;B01J29/04;B01D53/22;C02F1/72;D06M11/49;D06M11/44;D06M11/79;D06M11/48;C04B35/14
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發(fā)明涉及一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料及其制法和應用，該方法是在同一接收基材上先后交替進行雜化納米纖維膜的沉積和分子篩分散液的噴涂，并控制沉積次數(shù)比噴涂次數(shù)多一次后，進行煅燒處理制得復合柔性陶瓷納米纖維材料；其中，雜化納米纖維膜由包含陶瓷前驅體、高分子聚合物和溶劑的前驅體溶液經(jīng)靜電紡絲制得；制得的復合柔性陶瓷納米纖維材料包含兩層以上柔性陶瓷納米纖維膜以及封裝于相鄰兩層柔性陶瓷納米纖維膜之間的分子篩。該材料可以用于氮氧分離；當分子篩上負載有活性組分時，該材料用于催化氧化降解工業(yè)廢水。本發(fā)明的復合柔性陶瓷納米纖維材料化學穩(wěn)定性優(yōu)異、比表面積大且制備簡單，易于在工業(yè)中應用。

技術領域

本發(fā)明屬于工業(yè)催化用材料技術領域，具體涉及一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料及其制法和應用。

背景技術

多相固體催化劑是目前工業(yè)中使用比例最高的催化劑，主要包括活性組分及載體兩大部分，活性組分負載于載體之上，其中，載體材料應具有較高的比表面積和優(yōu)良的物理化學穩(wěn)定性。

近年來，分子篩因其比表面積大、內(nèi)部孔道密集、穩(wěn)定性好，在催化劑載體領域受到了廣泛關注。然而，粉末或顆粒狀分子篩間缺乏牢固的相互作用力，導致其在液相介質(zhì)中使用時極易分散成懸浮液，使其面臨與反應介質(zhì)的分離成本高，操作復雜且易造成二次污染的問題，同時，其在空氣介質(zhì)中使用時存在易脫落、脆性大、不耐振動等問題。專利CN104874418B和CN103316708B經(jīng)擠壓成型后得到整體式分子篩催化劑，方便于反應介質(zhì)分離，但其制備過程需要加入粘結劑，粘結劑會堵塞部分分子篩孔道使其無法被充分利用，催化活性降低；專利CN111841625A制備了一種不銹鋼纖維復合分子篩膜處理VOCs催化劑，活性組分均勻分散在催化劑中，但其以不銹鋼纖維為載體，采用水熱二次生長法制備該材料，材料尺寸受反應釜內(nèi)徑限制，難以大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)；CN105603579B制備了一種高長徑比中空分子篩纖維，但其將靜電紡絲制備的纖維浸漬于分子篩晶種液中而后經(jīng)水熱合成制備了該材料，高溫高壓環(huán)境對纖維有很大損害，使其變脆變硬，且反應釜內(nèi)徑有限，限制了其規(guī)模化、連續(xù)化生產(chǎn)；美國專利US7390452B2公開了一種靜電紡絲的介孔分子篩/纖維復合材料，聚醚酰亞胺(PEI)甲醇溶液和介孔分子篩溶液共混靜電紡絲形成復合物，從掃描電子顯微鏡在纖維表面沒有明顯觀察到分子篩，即分子篩大部分存在纖維中，內(nèi)部的分子篩無法發(fā)揮其性能。

因此，研究一種可充分利用單分子篩的性能、催化性能優(yōu)異、具備一定柔性、化學穩(wěn)定性優(yōu)異、比表面積大且制備簡單、易于與反應介質(zhì)相分離、易于在工業(yè)中實際應用的催化材料具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有材料的不足之處，提供一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料及其制法和應用。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料，包含兩層以上柔性陶瓷納米纖維膜以及封裝于相鄰兩層柔性陶瓷納米纖維膜之間的分子篩。

作為優(yōu)選的技術方案：

如上所述的一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料，柔性陶瓷納米纖維膜的比表面積為40～200m²/g，厚度為10～100μm，纖維直徑為100～600nm；改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料中分子篩的含量為20～90wt％。

如上所述的一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料，柔性陶瓷納米纖維膜為柔性二氧化硅納米纖維膜或柔性二氧化鈦納米纖維膜；優(yōu)選的二氧化硅和二氧化鈦陶瓷納米纖維膜均具有優(yōu)異的親水性，可與液相中有機污染物充分接觸反應，且該材料耐腐蝕，化學穩(wěn)定性好，可在復雜條件廢水中長期使用而保持結構穩(wěn)定。

如上所述的一種改性分子篩復合柔性陶瓷納米纖維材料，分子篩上還負載有活性組分；活性組分在分子篩上的負載量為3～65wt％。