[發(fā)明專利]一種利用靜電紡絲制備氧化鋁納米纖維的方法

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• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113151933A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 雷鳴;黃凱;畢科;吳宇峰
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01D5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及利用靜電紡絲制備氧化鋁納米纖維的方法，屬于材料科學與工程技術領域。本發(fā)明方法制備的氧化鋁納米纖維可以作為多種復合材料的高溫結構增強材料，也可以作為高溫狀態(tài)下的催化劑載體。氧化鋁納米纖維通過靜電紡鋁鹽與高分子有機溶液的前驅體溶液制備，經(jīng)過高溫煅燒去除有機高分子即可獲得。鋁鹽選擇氯化鋁(AlCl₃)、偏鋁酸鈉(NaAlO₂)和硝酸鋁(Al(NO₃)₃)，高分子有機物選擇聚乙烯醇縮丁醛酯(PVB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)。本發(fā)明具有簡單易行、效率高、適用性強等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及利用靜電紡絲制備氧化鋁納米纖維的方法，屬于材料科學與工程技術領域。

背景技術

當前，由于全球工業(yè)與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境問題不斷顯現(xiàn)，污染日漸嚴重，對人們的生活和健康帶來了嚴重危害。印染行業(yè)使用的有機染料的亂排放問題會引起水污染，水中重金屬元素含量增加會極大增加人們患病的可能性；同時，由于氣體亂排放造成的大氣污染，空氣中懸浮的細小顆粒物PM2.5增多，也容易引起多種心肺疾病。因此，對環(huán)境污染問題的控制和治理是極其重要的，解決該問題是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，有助于提高人民生活質量。

靜電紡絲技術經(jīng)過近些年的迅速發(fā)展，具有技術手段成熟，設備簡單、操作簡便、成本低、效率高以及適用范圍廣等優(yōu)點，靜電紡絲可以連續(xù)、直接的大量生產(chǎn)納米纖維，并可以通過調節(jié)電壓大小控制納米纖維的長徑比，是極其具有價值的一種方案。另外，納米纖維具有一維結構，有一定的安全性和優(yōu)異的過濾性能，回收分離方便。靜電紡絲技術生產(chǎn)的納米纖維孔徑小、孔隙率高、大比表面積、均勻性好，在氣體、液體過濾領域有巨大的應用前景，使用靜電紡絲纖維材料作為催化劑載體可以克服納米結構催化劑容易團聚的問題，發(fā)揮載體的柔韌性，還可以利用催化劑材料和自身微納米尺寸的表面復合產(chǎn)生較強的系統(tǒng)效應，提高催化效率。

氧化鋁自身具有超低導熱率、低密度和耐高溫等優(yōu)點，氧化鋁納米纖維可以同時具備一維纖維結構和氧化鋁的優(yōu)點，在水污染和大氣污染問題治理過程中能發(fā)揮重要作用，具有重要研究價值。

發(fā)明內容

1、本發(fā)明的目標

本發(fā)明的目的是提出一種利用靜電紡絲制備氧化鋁納米纖維的方法，利用靜電紡絲技術簡易地、高效地使制備氧化鋁納米纖維，通過前驅體溶液中鹽濃度的調節(jié)和電壓調節(jié)控制氧化鋁納米纖維的微觀形貌，如長徑比等方面，使該材料具有更加優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、韌性和吸附性，可將其應用于復合材料的高溫結構增強材料，也可以作為高溫狀態(tài)下的催化劑載體。

2、本技術的發(fā)明要點

本發(fā)明要點如下：

1、一種利用靜電紡絲制備氧化鋁納米纖維的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)取8ml超純水和25ml無水乙醇配置成酒精溶液(溶液A)；

(2)選取合適的高分子有機物，如聚乙烯醇縮丁醛酯(PVB)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)，將高分子有機物加入溶液A中，25℃下磁力攪拌6小時，配置成的有機物酒精溶液(溶液B)，溶液B中高分子有機物的濃度為5wt％(1g)和10wt％(2g)；

(3)選取合適的鋁鹽，如氯化鋁(AlCl₃)、偏鋁酸鈉(NaAlO₂)和硝酸鋁(Al(NO₃)₃)，將鋁鹽加入溶液B中，25℃下磁力攪拌12小時，配置成的鋁鹽/有機物酒精溶液(溶液C)，即是用于靜電紡絲的前驅體溶液，溶液C中鋁鹽的濃度為5wt％(1g)、10wt％(2g)和20wt％(4g)；

(4)取5ml前驅體溶液(即溶液C)于靜電紡絲裝置的針管中，調節(jié)紡絲裝置高電壓端為15kV-20kV，低電壓端接地，承接輥接收距離約20cm，并使用鋁箔平整包覆承接輥，保持內部空間濕度溫度穩(wěn)定，紡絲時間設定為12h；