一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料的制备领域，具体地，涉及一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法。
【背景技术】
[0002]静电纺丝技术是一种简单可控产量较大的制备纳米级别直径纤维的技术，适用于合成或天然高分子聚合物，聚合物合金，带有纳米粒子、载色体或活性剂的聚合物，以及金属和陶瓷。静电纺丝不仅适用于科学研究，也越来越多地应用于工业，在光电学，传感器技术，催化，过滤和医药等领域有着十分广阔的应用前景。静电纺丝技术制备复合纳米纤维由两种或两种以上物质组成，实现了有机/无机及多种聚合物材料的混合使用，产量大及操作简单，复合纤维膜不仅结合各组分材料的优势，还能制备出各种新的结构及具备新性能。
[0003]聚乙烯醇(PVA)为高分子材料，原料易得，使用范围广泛。且溶于水，纤维耐酸碱性好，膜机械性能好，亲水性优良，无毒无味，绿色环保。作为一种常见的静电纺丝用的高分子，其良好的清水性与具有催化活性的催化剂进行混合，得到均一的溶液作为纺丝液，从而得到完整而又整体分布均匀的纳米纤维，因为纳米纤维本身的较大的比表面积以及微孔结构对于粉尘又一定的吸附作用，加上掺杂进去的废气催化剂，又可以对空气中的一些有害气体进行催化，诸如一氧化碳(C0)、一氧化氮(N0)、二氧化硫(S02)等，从而得到具有吸附与催化两种功能的纳米纤维。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，该方法利用纳米纤维本身的结构特点-比表面积大，微孔丰富尺寸小，可以起到对粉尘的吸附作用效果，再加上其中掺杂的废气催化剂的作用，使之同时具有催化废气的功能。该技术制备方法简单，所得的产物稳定性好，能够满足一般的市场需求。
[0005]为了实现这样的目的，在本发明的技术方案中，以常见的水溶性高分子一一聚乙烯醇为基础，以废气催化剂一一铬基或锰基氧化物催化剂为主要成分，通过添加无机盐改善导电性，制备同时具有两种功能的纳米纤维。
[0006]—种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:
a.在质量分数为1000份的水中，称取60-200份的聚乙烯醇加入其中，置于磁力搅拌器上于40-70 ° C下搅拌4-8小时；
b.称取10-50份的具催化废气作用的催化剂以及10-20份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌1-2小时，即可得到纺丝用混合溶液；
c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在10-20kV，注射器跟接收板距离为7-12cm，推进速度0.lml/h-0.3ml/h，空气相对湿度35-45%，电纺完成即可得纳米纤维。
[0007]上述步骤a中，搅拌时间为4-8小时。
[0008]上述步骤a中，搅拌温度为40-70 ° C。
[0009]具有催化废气作用的催化剂为铬氧化物或者锰氧化物。
[0010]无机盐为氯化钠、氯化钾、醋酸钠、醋酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种。
[0011]上述步骤C中，静电纺丝仪器的设置参数:加载电压在10_20kV。
[0012]上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:注射器跟接收板距离为7-12cm。
[0013]上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:推进速度0.lml/h-0.3ml/h。
[0014]上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:空气相对湿度35-45%。
[0015]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
本发明的优点在于技术制备方法简单，所得的产物稳定性好，制备的纳米纤维尺寸整体均匀，表面光滑无明显液滴状，在吸附重金属离子的过程中也比普通的吸附剂效率更高、效果更好。
【附图说明】
[0016]图1为本发明实施例1所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0017]图2为本发明实施例2所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0018]图3为本发明实施例3所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0019]图4为本发明实施例4所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0020]图5为本发明实施例5所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0022]实施例1:
a.在质量分数为1000份的水中，称取60份的聚乙烯醇加入其中，，置于磁力搅拌器上于40°C下搅拌4小时；
b.称取10份的具催化废气作用的催化剂以及10份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌1小时，即可得到纺丝用混合溶液；
c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在15kV，注射器跟接收板距离为8cm，推进速度0.3ml/h，空气相对湿度35%，电纺完成即可得纳米纤维。
[0023]图1为本发明实施例1所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0024]实施例2:
a.在质量分数为1000份的水中，称取80份的聚乙烯醇加入其中，，置于磁力搅拌器上于40°C下搅拌4小时； b.称取10份的具催化废气作用的催化剂以及10份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌2小时，即可得到纺丝用混合溶液；
c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在16kV，注射器跟接收板距离为8cm，推进速度0.3ml/h，空气相对湿度35%，电纺完成即可得纳米纤维。
[0025]图2为本发明实施例2所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0026]实施例3:
a.在质量分数为1000份的水中，称取100份的聚乙烯醇加入其中，，置于磁力搅拌器上于40°C下搅拌3小时；
b.称取20份的具催化废气作用的催化剂以及10份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌1小时，即可得到纺丝用混合溶液；
c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在15kV，注射器跟接收板距离为8cm，推进速度0.3ml/h，空气相对湿度35%，电纺完成即可得纳米纤维。
[0027]图3为本发明实施例3所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0028]实施例4;
a.在质量分数为1000份的水中，称取120份的聚乙烯醇加入其中，，置于磁力搅拌器上于60°C下搅拌2小时；
b.称取15份的具催化废气作用的催化剂以及10份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌1小时，即可得到纺丝用混合溶液；
c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在18kV，注射器跟接收板距离为9cm，推进速度0.3ml/h，空气相对湿度35%，电纺完成即可得纳米纤维。
[0029]图4为本发明实施例4所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
[0030]实施例5:
a.在质量分数为1000份的水中，称取140份的聚乙烯醇加入其中，，置于磁力搅拌器上于50°C下搅拌2小时；
b.称取10份的具催化废气作用的催化剂以及5份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌1小时，即可得到纺丝用混合溶液；
c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在20kV，注射器跟接收板距离为10cm，推进速度0.3ml/h，空气相对湿度35%，电纺完成即可得纳米纤维。
[0031]图5为本发明实施例5所得的纳米纤维的扫描电镜照片。
【主权项】
1.一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: a.在质量分数为1000份的水中，称取60-200份的聚乙烯醇加入其中，置于磁力搅拌器上于40-70 ° C下搅拌4-8小时； b.称取10-50份的具催化废气作用的催化剂以及10-20份的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌1-2小时，即可得到纺丝用混合溶液； c.将b所得的溶液放入5ml注射器中，采用7号针头，利用已有的静电纺丝设备，设置的仪器参数为:加载电压在10_20kV，注射器跟接收板距离为7-12cm，推进速度0.lml/h-0.3ml/h，空气相对湿度35-45%，电纺完成即可得纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，上述步骤a中，搅拌时间为4-8小时。3.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，上述步骤a中，搅拌温度为40-70 ° Co4.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，具有催化废气作用的催化剂为铬氧化物或者锰氧化物。5.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，无机盐为氯化钠、氯化钾、醋酸钠、醋酸钾、硫酸钠、硫酸钾中的一种。6.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于，上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:加载电压在10-20kVo7.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:注射器跟接收板距离为7-12cm。8.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:推进速度0.lml/h-0.3ml/h09.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其特征在于上述步骤c中，静电纺丝仪器的设置参数:空气相对湿度35-45%。
【专利摘要】本发明提供了一种基于静电纺丝技术具有催化废气及吸附粉尘微粒两用的纳米纤维制备方法，其具体步骤为：称取一定量的聚乙烯醇，溶解于水中，置于磁力搅拌器上一定温度下搅拌一定时间；称量一定量的具催化废气作用的催化剂以及一定量的无机盐，加入到上述中溶液里，继续置于磁力搅拌器上搅拌一定时间；利用经静电纺丝设备进行对所制得溶液进行纺丝，即得到具两种功效的纳米纤维。本发明制备的具备两种效用的纳米纤维，具有高效、低成本、吸附率高、催化效率高等诸多优点。
【IPC分类】D01D5/00, D01D13/00, D01D1/02
【公开号】CN105401240
【申请号】CN201510931802
【发明人】何丹农, 朱君, 易帆, 乔宇, 姚燕杰, 刘恬, 王杰, 金彩虹
【申请人】上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月15日