一种金属有机框架核壳纤维材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112853759A(43)申请公布日2021.05.28(21)申请号202110152322.8(22)申请日2021.02.03(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人吴俊涛郝志敏(74)专利代理机构北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11465代理人崔自京(51)Int.Cl.D06M15/37(2006.01)C08G83/00(2006.01)D06M101/30(2006.01)D06M101/28(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种金属有机框架核壳纤维材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种金属有机框架核壳纤维材料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。通过前驱体溶液的制备步骤、电纺纳米纤维的制备步骤和金属有机框架纤维材料的制备步骤，将MOF颗粒包裹在纳米纤维材料表面，制作成金属有机框架核壳纤维材料，可有效增加材料孔隙率、比表面积，既保留了纳米纤维的孔隙结构，又提高了复合纤维膜的比表面积。CN112853759ACN112853759A权利要求书1/1页1.一种金属有机框架核壳纤维材料，其特征在于，内层是聚合物电纺纳米纤维，外层是金属有机框架材料。2.如权利要求1所述的一种金属有机框架核壳纤维材料，其特征在于，内层是聚酰亚胺电纺纳米纤维，外层是金属有机框架材料。3.一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)ZIF‑8前驱体溶液的制备：1)甲醇溶液的配置：将甲醇与水按体积比为(3：7)‑(7：3)混匀，得甲醇溶液；2)甲醇乙酸锌溶液配置：按甲醇溶液与乙酸锌按体积质量比为1ml：(0.04‑0.16)g取乙酸锌加入甲醇水溶液中，混匀，得甲醇乙酸锌水溶液；3)前驱体溶液配置：称取2.5倍乙酸锌质量的2‑甲基咪唑加入甲醇乙酸锌水溶液，搅拌至溶液变为乳白色，得前驱体溶液；(2)电纺纳米纤维的制备：取高分子聚合物纤维进行电纺，即得电纺纳米纤维；(3)金属有机框架纤维材料的制备：将步骤(2)中制备的电纺纳米纤维浸入步骤(1)制备的前驱体溶液，等待8‑12秒钟后将其取出，然后经去离子水清洗，至纳米纤维膜上无明显白色液体滴落，得金属有机框架纤维材料。4.如权利要求1所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，电纺的电压为15‑17kV，环境湿度＜40％。5.如权利要求1所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述高分子聚合物纤维包括：可溶性聚酰亚胺6FDA‑BDAF、聚丙烯腈PAN和7wt％的PMDA‑ODA型聚酰胺酸PAA。6.如权利要求2所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述可溶性聚酰亚胺6FDA‑BDAF电纺材料的制备步骤为：将可溶性聚酰亚胺6FDA‑BDAF溶于10倍质量的N，N‑二甲基乙酰胺中，室温下，搅拌至完全溶解，得电纺溶液。7.如权利要求2所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚丙烯腈PAN电纺材料的制备步骤为：将聚丙烯腈PAN溶于9倍质量的N，N‑二甲基甲酰胺中，60‑80℃下，搅拌至其完全溶解，得电纺溶液。8.如权利要求2所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述7wt％的PMDA‑ODA型聚酰胺酸PAA可直接用于电纺。9.如权利要求5所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)电纺后，还需后续处理，步骤为：将所述7wt％PMDA‑ODA型聚酰胺酸PAA电纺后的产物在300℃条件下，热亚胺化2h，即得电纺纳米纤维。10.如权利要求1所述的一种金属有机框架核壳纤维材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)种，浸入后，等待8‑12秒钟后将其取出。2CN112853759A说明书1/5页一种金属有机框架核壳纤维材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种金属有机框架核壳纤维材料及其制备方法。背景技术[0002]金属有机骨架(Metal‑OrganicFramework，MOF)是由金属离子和有机配位体构成的晶体材料，不仅具有大的比表面积、多样的结构与孔隙、可调的功能性等特点，还表现出优异的PM2.5捕获和有害气体吸附能力，在多功能空气过滤领域具有潜在的应用。然而由于MOF通常是易碎的粉末晶体材料，直接使用往往会存在管道堵塞和回收问题，因此在通常需要将MOF生长或沉积到纤维上或者与聚合物混合形成复合纤维，以便应用于空气过滤领域。共混电纺得到的纤维中，由于聚合物层包裹了MOF颗粒，其比表面积和活性位点