[發明專利]一種一維多孔氮化硼纖維材料的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202210354849.3
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114560717A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 袁文靜;章星宇;石紹淵;萬印華;胡康;鞠培海;張寶之;周晨亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院贛江創新研究院
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/622;B01D53/04;B01J20/02;B01J20/28
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

本發明提供一種一維多孔氮化硼纖維材料的制備方法及其應用。所述制備方法包括以下步驟：(1)將氮源和硼源在溶劑中混合均勻后冷卻，得到一維多孔氮化硼纖維前驅體，對所述一維多孔氮化硼纖維前驅體進行冷凍干燥處理；(2)對步驟(1)所述冷凍干燥處理后的一維多孔氮化硼纖維前驅體進行煅燒處理，得到所述一維多孔氮化硼纖維材料。本發明制備的一維多孔氮化硼纖維材料在達到高效捕獲室內甲醛污染物的同時，具備放大生產的可行性與經濟性的優點。

技術領域

本發明涉及凈化甲醛的氮化硼材料領域，尤其涉及一種一維多孔氮化硼纖維材料的制備方法及其應用。

背景技術

甲醛是建筑材料、木制家具等釋放的最危險的揮發性有機化合物之一，長期接觸甲醛會導致一系列健康問題，如惡心、頭痛、過敏性哮喘，甚至癌癥。如何高效地去除室內甲醛污染物成為該領域研究的重點，同時也是該領域的研究難點。目前，最為理想的去除甲醛的方式當屬將甲醛污染物直接礦化成無毒無害的二氧化碳和水。與其它礦化方法相比，催化氧化被認為是一種較有前途的礦化甲醛的方法，但是涉及的催化劑往往包含價格高昂的貴金屬，亦或是催化劑的制備方法過于繁瑣，難以真正做到大規模使用。相對于催化氧化來說，吸附雖被認為是一種較為傳統的方法，但也確有其獨特的優勢而被眾多行業所采用。另外，吸附作為催化氧化的開始步驟，其吸附能力的強弱，在很大程度上也直接影響其催化效率。因此，無論是從吸附劑還是從催化劑的角度考慮，開發高性能的吸附劑框架基底對開發新型凈化甲醛體系均具有十分重要的意義。

CN101327424B公開了一種含有殼聚糖的甲醛吸附劑，用殼聚糖、二氧化錳、活性炭均勻混合制得粉末狀甲醛吸附劑，再加檸檬酸，加水，混合攪拌后，擠壓，在滾筒內黏附二氧化錳，滾勻，干燥制得顆粒狀甲醛吸附劑。但是，對甲醛的吸附能力有限，需進一步提升。

CN111229164A公開了一種分離烯烴烷烴的微孔炭吸附劑及其制備方法和應用，按照以下方法制備：(1)加入二維納米材料、水和有機溶劑；(2)向(1)中加入芳香胺類化合物、酚類化合物和醛類化合物進行聚合得到聚合物；(3)將上述聚合物進行凝膠老化得到老化聚合物；(4)將老化聚合物在惰性氣氛條件下進行炭化處理得到微孔炭吸附產品。但是該方法制備過程繁瑣，吸收甲醛的能力也有限。

吸附劑基底對室內甲醛的捕獲能力往往取決于其表面物理化學結構特征。理論上，吸附劑的表面勢能越高，其對甲醛的捕獲能力也越強；同理，吸附劑的表面勢能越低，其對甲醛的捕獲能力也越弱。而吸附劑表面勢能的高低在很大程度上取決于其表面極化程度。因此，對吸附劑表面進行極化改性是解決這一關鍵科學問題的重要手段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種一維多孔氮化硼纖維材料的制備方法及其應用，在達到高效捕獲室內甲醛污染物的同時，也充分考慮材料的合成成本，放大生產的可行性與經濟性。

為達到此發明的目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種一維多孔氮化硼纖維材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將氮源和硼源在溶劑中混合均勻后冷卻，得到一維多孔氮化硼纖維前驅體，對所述一維多孔氮化硼纖維前驅體進行冷凍干燥處理；

(2)對步驟(1)所述冷凍干燥處理后的一維多孔氮化硼纖維前驅體進行煅燒處理，得到所述一維多孔氮化硼纖維材料。

本發明中制備了一種多孔氮化硼纖維材料，由于氮化硼中的硼和氮原子依次呈現出缺電子和富電子特性，而這種結構特性與甲醛分子中的羰基碳和羰基氧原子的性質相似，從而為氮化硼和甲醛發生特異性結合提供了理論基礎。另外，氮化硼中的B-N鍵為極性鍵，進而導致其表面具有較高的表面勢能，易于捕獲空氣中的甲醛污染物，最終達到去除室內甲醛污染物的目的。