一种复合材料纳米纤维及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种复合材料纳米纤维及其制备和应用。特别涉及针对水体中难降解的有机微污染物的水净化处理。本发明专利技术提供的纳米复合材料包括稀土氧化物基体和分散于所述基体内部及表面的金属纳米颗粒，所述基体为选自Ce,Pr,Nd,Sm,Gd,Dy,Ho,Er，Yb,中的至少一种稀土元素的稀土氧化物；所述金属纳米颗粒为镍、铁、钴，铜等过渡族金属。本发明专利技术结合了过渡族金属纳米颗粒、稀土氧化物以及界面效应的三重功效，得到具有超快速污染物处理效果的纳米复合材料，可广泛适用于工业、农业及医疗行业衍生的各种难降解水体污染物。本发明专利技术提供的材料，制备方法简单，无二次污染，可多次重复使用，降低了水处理成本，具有广阔的应用前景。

Preparation and Application of a Composite Nanofibers

The invention discloses a composite nanofiber and its preparation and application. Particularly concerned with water purification treatment of refractory organic micro-pollutants in water body. The nanocomposites provided by the invention include a rare earth oxide matrix and metal nanoparticles dispersed inside and on the surface of the matrix. The matrix is a rare earth oxide selected from at least one rare earth element in Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Dy, Ho, Er, Yb, and the metal nanoparticles are transition metals such as nickel, iron, cobalt and copper. The invention combines the triple effects of transition metal nanoparticles, rare earth oxides and interface effects, and obtains nanocomposites with ultra-fast pollutant treatment effect, which can be widely applied to various refractory water pollutants derived from industrial, agricultural and medical industries. The material provided by the invention has the advantages of simple preparation method, no secondary pollution, multiple reuse, reduced water treatment cost, and broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料纳米纤维及其制备和应用
本专利技术涉及一种复合材料纳米纤维及其制备和应用，特别涉及针对水体中难降解的高危有机微污染物的水处理。
技术介绍
充足且安全的水资源供给是生命体运转的根本需求，也是维持工农业持续发展的基础条件。然而，各类污染物带来的水体污染已经造成了极其严重的世界水资源短缺并危害人类和其他生物的安全。例如，水环境中常见的以双酚A和炔雌醇为代表的一系列内分泌干扰物，在较低的浓度下具有高毒性，可对内分泌系统等带来巨大影响，最终导致动物体和人体生殖器障碍、行为异常、生殖能力下降、幼体死亡、甚至灭绝。在如此严峻的世界水环境下，研发高效且多功能的净水材料是至关重要的。将高效多功能的净水材料作为滤膜应用于便携式户内外净水装置，也将提升人类的饮用水安全系数。目前，对于吸附材料的研发多集中于活性炭材料的表面改性，已取得了可观的研究成果。例如，申请号为CN201710655860.2，公开号为CN107265529A的中国专利技术专利申请，公开了一种多效水处理剂。其提供了一种丙烯酰胺低聚物接枝氧化石墨烯的方法，制备出可有效除去苯类化合物的水处理剂材料。申请号为CN201610655本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料纳米纤维，包含稀土氧化物基体以及过渡金属纳米颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料纳米纤维，包含稀土氧化物基体以及过渡金属纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的复合材料纳米纤维，其中，所述过渡金属纳米颗粒中的金属元素选自Ni、Co、Cu、Fe、Zn和Mn中的一种或多种；所述稀土氧化物基体中的稀土元素选自Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Ho、Er和Yb中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的复合材料纳米纤维，其中，所述纳米纤维直径为100nm-1000nm，过渡金属纳米颗粒大小为5nm-100nm。4.根据权利要求1所述的复合材料纳米纤维，其中，所述稀土氧化物基体占纳米纤维的70-99wt.％，所述过渡金属纳米颗粒占纳米纤维的1-30wt.％；可选地，复合材料纳米纤维中过渡金属与稀土金属的原子比计，过渡金属原子百分数为5-50at.％，稀土金属的原子百分数为95-50at.％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合材料纳米纤维，其中，所述复合材料纳米纤维通过将稀土金属硝酸盐和过渡金属硝酸盐与模板剂混合后经纺丝、热处理得到复合材料纳米纤维。6.一种权利要求1至5中任一项所述复合材料纳米纤维的制备方法，包含以下步骤，a)将稀土金属硝酸盐和过渡金属硝酸盐与模板剂在溶剂中混合，制备前驱体溶液；b)通过纺丝制备前驱体纤维，所述纺丝方法为静电纺丝、液相纺丝或气相纺丝中的一种；c)将在惰性气氛气体中前驱体纤维热处理。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述模板剂选自聚乙烯醇PVA、聚乙烯醇缩丁醛PVB、聚乙烯吡咯烷酮PVP、聚偏二氟乙烯PVDF和聚乳酸PLA中的一种或多种；所述模板剂数均分子量Mn为10000-1300000。8.根据根据权利要求6所述的制备方法，其中，步骤a)中所述溶剂选自水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺DMF和醋酸中的一种或多种；所述稀土金属硝酸盐与过渡金属硝酸盐之和与模板剂的质量比为1-10:1-15；所述稀土金属硝酸盐与过渡金属硝酸盐之和与溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘伟，邢岩，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11