一种棉纤维/静电纺纳米纤维复合气敏材料及其制备方法与流程

文档序号:12110640阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种棉纤维/静电纺纳米纤维复合气敏材料,其特征在于,由以下重量份的原料组成:吡咯单体35-50份,聚乙烯醇16-25份,硝酸锌13-24份,N,N-二甲基甲酰胺40-55份,对甲苯磺酸5-9份,三氯化铁75-105份,硝酸铜5-11份,去离子水适量,无水乙醇适量,棉纤维5-13份,壳聚糖1-5份,1-丁基-3-甲基咪唑氯盐10-25份。

2.根据权利要求书1所述的一种棉纤维/静电纺纳米纤维复合气敏材料的制备方法,其特征在于,步骤如下:

(1)聚乙烯醇/锌盐复合纳米纤维:

将聚乙烯醇加入到N,N-二甲基甲酰胺溶剂中,待其溶解后,向液体中加入硝酸锌,将其放在恒温磁力搅拌器上混合均匀,将溶液置于室温下持续搅拌20-24小时至溶液澄清透明,得到聚乙烯醇/锌盐前驱体溶液,然后将前驱体溶液进行注射静电纺丝,获得聚乙烯醇/锌盐复合纳米纤维;

(2)氧化锌纳米纤维的制备:

将步骤(1)所得的复合纳米纤维放在马弗炉中进行煅烧,按照2-10℃/min的升温速率升温至500-600℃,恒温煅烧3-6小时,然后冷却到室温,得到氧化锌纳米纤维;

(3)聚吡咯/氧化锌复合纳米纤维的制备:

①、在室温下,将对甲苯磺酸溶解在去离子水中,配置成4mmol/L的对甲苯磺酸溶液,之后向其中缓慢滴加吡咯单体,充分搅拌30-50分钟,设为溶液A;再将三氯化铁溶解在去离子水溶液中,搅拌均匀后,设为溶液B;

②、将B溶液逐滴加入溶液A中,将溶液充分搅拌20-40分钟,之后将步骤(2)的氧化锌纳米纤维浸渍在该混合溶液中,置于 0℃环境下,反应3-5小时后将纳米纤维取出,用去离子水和无水乙醇反复清洗,在鼓风干燥箱中干燥1-3小时,得到聚吡咯/氧化锌复合纳米纤维;

(4)负载CuO的复合纳米纤维材料:

将步骤(3)所得复合纳米纤维和硝酸铜同时加入到乙醇中,溶液超声分散40-60分钟,之后静置2-3小时,所得沉淀在50-70℃干燥,之后在马弗炉中500-600℃下煅烧7-9小时,自然冷却至室温即得负载CuO的复合纳米纤维材料;

(5)气敏材料的制备:

①、将壳聚糖加入到1-丁基-3-甲基咪唑氯盐中,通入氮气并在油浴锅中加热至温度90-100℃搅拌,之后分3批加入棉纤维,搅拌2-4小时,备用;

②、将步骤(4)负载CuO的复合纳米纤维材料与乙醇以4:1的比例加入到玛瑙研钵中,沿着同一个方向均匀研磨,调成糊状,加入上述①混合物继续研磨30-60分钟,再于600-800℃下烧结2-4小时,得到棉纤维/静电纺纳米纤维复合气敏材料。

3.根据权利要求书2所述的一种棉纤维/静电纺纳米纤维复合气敏材料的制备方法,其特征在于,所述的步骤(1)的注射静电纺丝的具体步骤如下:将前驱体溶液加入到静电纺丝装置的注射针管中,将针头接高压源,接收端接地,然后在电压为 10kV-20kV,接收距离为 8cm-20cm 条件下,用微量泵以推动速度 0.1ml/hr-1ml/hr,通过喷射装置注射到基底上进行静电纺丝。

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