专利名称：空气电池智能纳米保健鞋垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管复合材料为主要功能材料的空气电池纳米保健鞋垫。
背景技术：
当今社会由于皮鞋代替布鞋、人造纤维代替棉布以及公共场所的交叉传染，使脚气患者的数量逐渐增加。脚气和脚臭给许多人带来了相当多的烦扰，不仅会损害人体健康，而且难以治愈，更由于其具有传染性，往往使人缺乏自信，影响人际交往。与脚直接接触的产品是鞋垫，开发有效改善脚部环境的鞋垫来明显抑制脚气、脚臭的产生和传染，与人类的日常生活和健康息息相关。
目前有关专利报道的抗菌除臭鞋垫有药物型，如长效纯中药保健除臭鞋垫，专利号ZL96240916.2；竹炭型，如竹炭鞋垫，专利号ZL02253060.6；活性炭型，如一种活性炭除臭鞋垫，专利号ZL 03280046.0。药物保健除臭型鞋垫不仅除臭功效短，有的还会产生新的污染；单纯的活性炭或竹炭吸附型除臭鞋垫，也因除臭时效和再生能力不甚理想而难以达到人们的实际要求。因此，发明一种抗菌、除臭、保健的高效多功能鞋垫，其市场潜力很大。
发明内容
为克服现有技术以药物、竹炭、活性炭为材料制作的鞋垫，除臭时效短，药力不能再生，不能持久使用，甚至还会造成新的污染等弊端，本发明提供一种以包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管(Fe@CNx)复合材料为主要功能材料的空气电池纳米保健鞋垫，不仅吸汗性能好，集抗菌、除臭、磁性保健作用于一身，而且强吸附、除臭时效长，功能可再生，为脚气脚臭患者带来福音。
碳纳米管是一种新型碳纳米材料，比活性炭和竹炭具有更强的吸附能力。碳纳米管经氮掺杂后能从理论和实验上显著改善其结构、化学、导电及热力学性能，而且氮掺杂后的碳纳米管对生物无毒害。目前合成出掺氮碳纳米管，在使用前均用酸将铁催化剂除掉。为了获得更新颖的材料特性，如提高表面电子云密度或提高表面极性，提高掺氮竹节状碳纳米管中掺氮量或同时在其中包裹金属颗粒是一种行之有效的方法。为达此目的又不增加环境问题，使用催化方法得到包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管复合新材料将有如下优点(1)吸水性能好；(2)原位包裹性能好；(3)外表面大；(4)稳定性好。这些均为其做为空气电池的电极材料提供条件。
空气电池智能纳米保健鞋垫，它依照表层、功能层、隔离层、功能层、表层顺序缝制而成，其特征在于功能层是在两层布料之间加入一种包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管(Fe@CNx)复合材料，并与粘结剂均匀混合后涂于功能层的内层；复合材料中的高氮掺杂竹节状碳纳米管通过吸附脚部的脚汗和空气中的氧气，与复合材料中的纳米铁形成空气电池电源，使空气电池产生恒定电压和缓释电流。
每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在0.1～9，氮与碳比大于0.1。
每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在0.5～5，氮与碳比大于0.12。
每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在1～2，氮与碳比大于0.13。
本发明所述的功能材料是指包裹纳米铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管；在使用功能材料时，功能材料与空气和脚汗接触越充分，其杀菌、除臭和电磁保健作用发挥得越好，依照本发明方法制作的空气电池智能纳米保健鞋垫，不仅吸汗性能好，集抗菌、除臭、磁性保健作用于一身，而且强吸附、除臭时效长，功能可再生。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明工作原理示意图；图2是本发明空气电池智能纳米保健鞋垫结构示意图。
1.表层，2.功能层，3.隔离层。
具体实施例方式
本发明所用的催化法得到的包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管(Fe@CNx)复合材料，重量组成用aFe∶bC∶cN表示，c/b比值用x表示；a的值为0.2～10，b的值为0.60～0.95，c的值为0.05～0.40。
空气电池智能纳米保健鞋垫，如图2所示，它依照表层1、功能层2、隔离层3、功能层2、表层1的顺序缝制而成，其特点是功能层2是在两层布料之间加入一种包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管(Fe@CNx)复合材料，将上述材料与粘结剂混合均匀涂于各功能层的内层；复合材料中的高氮掺杂竹节状碳纳米管通过吸附脚部的脚汗和空气中的氧气，与复合材料中的纳米铁形成空气电池电源，使空气电池产生恒定电压和缓释电流。
本发明的工作原理如图1所示，CNx为高氮掺杂竹节状碳纳米管，空气电池工作原理的方程式为正极1/2O2+H2O+2e＝2OH-；负极Fe-2e＝Fe2+。复合材料中的高氮掺杂竹节状碳纳米管通过吸附脚部的脚汗和空气中的氧气，与复合材料中的纳米铁形成空气电池电源，产生的0.5V恒定电压和微电流，可抑制真菌的生长，并且在正极生成碱性羟基，增加了改善脚气的效果；同时，由于有微电流通过纳米铁周围，可达到对脚部电磁保健的作用；脚汗越严重，相当于空气电池的原料越多，因而除臭效果越好，这是其智能调节作用的体现。
每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在0.1～9，氮与碳比大于0.1；较好重量组成可在0.5～5，氮与碳比大于0.12；最好重量组成可在1～2，氮与碳比大于0.13。
实施例1称取2.0g包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管材料，氮与碳比为0.11，与2.0g普通粘结剂混合，均匀涂于一双鞋垫的各功能层的内夹层。得到的鞋垫经试用，可显著除去脚臭、改善脚部环境。
实施例2称取4.0g包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管材料，氮与碳比为0.13，与2.0g普通粘结剂混合，均匀涂于一双鞋垫的各功能层的内夹层。得到的鞋垫经试用，可强力除去脚臭、改善脚部环境。
实施例3称取1.0g包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管材料，氮与碳比为0.14，与2.0g普通粘结剂混合，均匀涂于一双鞋垫的各功能层的内夹层。得到的鞋垫经试用，可部分除去脚臭、改善脚部环境。
权利要求
1.空气电池智能纳米保健鞋垫，它依照表层、功能层、隔离层、功能层、表层顺序缝制而成，其特征在于功能层是在两层布料之间加入一种包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管(Fe@CNx)复合材料，并与粘结剂均匀混合后涂于功能层的内层；复合材料中的高氮掺杂竹节状碳纳米管通过吸附脚部的脚汗和空气中的氧气，与复合材料中的纳米铁形成空气电池电源，使空气电池产生恒定电压和缓释电流。
2.根据权利要求1所述的空气电池智能纳米保健鞋垫，其特征在于每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在0.1～9，氮与碳比大于0.1。
3.根据权利要求1所述的空气电池智能纳米保健鞋垫，其特征在于每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在0.5～5，氮与碳比大于0.12。
4.根据权利要求1所述的空气电池智能纳米保健鞋垫，其特征在于每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在1～2，氮与碳比大于0.13。
全文摘要
空气电池智能纳米保健鞋垫，依表层、功能层、隔离层、功能层、表层顺序缝制而成，功能层是在两层布料之间加入包裹纳米铁的高氮掺杂竹节状碳纳米管复合材料，与粘结剂混合涂于功能层的内层；复合材料中的高氮掺杂竹节状碳纳米管通过吸附脚部的脚汗和空气中的氧气，与复合材料中的纳米铁形成空气电池电源，产生恒定电压和缓释电流。每付鞋垫其铁与高氮掺杂竹节状碳纳米管重量组成可在0.1～9，氮与碳比大于0.1；较好重量组成可在0.5～5，氮与碳比大于0.12。最好重量组成可在1～2，氮与碳比大于0.13。本发明空气电池智能纳米保健鞋垫，不仅吸汗性能好，而且集抗菌、除臭、磁性保健作用于一身，除臭时效长，功能可再生。
文档编号A43B17/10GK101069588SQ200710041298
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者王利军, 解丽丽 申请人:上海第二工业大学