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高性能氮掺杂碳纳米纤维膜及其制备方法技术

技术编号:28022894 阅读:157 留言:0更新日期:2021-04-09 23:01
本发明专利技术公开了一种高性能氮掺杂碳纳米纤维膜及其制备方法。采用静电纺丝‑碳化的方法,首先将铜盐和六方氮化硼或者埃洛石的混合填充材料填充进入聚丙烯腈溶液中制备纺丝液,然后通过静电纺丝获得纳米纤维膜,最后经过预氧化、碳化步骤制得高性能氮掺杂碳纳米纤维膜。本发明专利技术的高性能氮掺杂碳纳米纤维膜通过多级孔物理吸附作用、低配位N原子π‑π络合吸附作用以及铜离子的化学吸附作用三者的协同作用,具有高吸附性能,同时由于埃洛石或者六方氮化硼的填充,具有高强度,由于乙酸盐或硝酸盐的掺杂,具有高柔韧性,适用于吸附脱硫和吸附脱除染料等领域。

【技术实现步骤摘要】
高性能氮掺杂碳纳米纤维膜及其制备方法
本专利技术属于吸附材料
,涉及一种高性能氮掺杂碳纳米纤维膜及其制备方法。
技术介绍
随着社会经济的迅速增长,燃料能源的需求也在日益增长。燃料油中含有噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩以及噻吩衍生物等含硫化合物,同时含有少量的硫醇、硫醚和二硫醚。燃料油中的硫含量在燃烧过程中,释放出的SOx会导致酸雨、雾霾等,严重危害人们的健康。因此降低燃料油中的硫含量成为目前研究的重点。到目前为止,人们成功地开发出了多种吸附材料,如活性炭、金属氧化物、分子筛、氮化硼等等。然而这些吸附材料无法满足深度脱硫的需要,即吸附性能不足。事实上,单一的吸附脱硫作用机理对吸附剂的吸附脱硫能力普遍不理想。因此,多重吸附作用机理协同作用的吸附材料的开发对深度脱硫发展显得尤为重要。通过掺杂或填充活性组分的静电纺丝法碳纳米纤维膜材料有效的结合多重吸附机理,是理想的高吸附性能吸附材料。但是,静电纺丝法制备的高吸附性能的碳纳米纤维膜材料研究中遇到的瓶颈问题(参见ZhiqiangFang,BoLi,YuLiu,etal.,Matter2020,2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高性能氮掺杂碳纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:/n步骤1:将埃洛石在500-1000℃高温下进行煅烧氧化处理,然后在氧化后的埃洛石中加入六偏磷酸钠的水溶液进行酸化处理,最后过筛得到预处理埃洛石;将六方氮化硼加入到体积比为3:0.8-1.5的硝酸和硫酸的混合活化溶液中,进行活化处理,50-100℃下充分搅拌,离心分离,加水溶解,抽滤洗涤,得到预处理六方氮化硼;/n步骤2:将预处理埃洛石或预处理六方氮化硼浸渍在铜盐溶液中,得到浸渍铜盐的埃洛石或六方氮化硼,然后加热至水完全蒸发,得到铜盐热干的埃洛石或六方氮化硼;/n步骤3:将铜盐热干的埃洛石或六方氮化硼加入到质量分数为12%的聚...

【技术特征摘要】
1.高性能氮掺杂碳纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
步骤1:将埃洛石在500-1000℃高温下进行煅烧氧化处理,然后在氧化后的埃洛石中加入六偏磷酸钠的水溶液进行酸化处理,最后过筛得到预处理埃洛石;将六方氮化硼加入到体积比为3:0.8-1.5的硝酸和硫酸的混合活化溶液中,进行活化处理,50-100℃下充分搅拌,离心分离,加水溶解,抽滤洗涤,得到预处理六方氮化硼;
步骤2:将预处理埃洛石或预处理六方氮化硼浸渍在铜盐溶液中,得到浸渍铜盐的埃洛石或六方氮化硼,然后加热至水完全蒸发,得到铜盐热干的埃洛石或六方氮化硼;
步骤3:将铜盐热干的埃洛石或六方氮化硼加入到质量分数为12%的聚丙烯腈的N-N二甲基甲酰胺溶液中,室温下搅拌至混合均匀得到纺丝液,纺丝液的质量分数为5-15%,采用静电纺丝的方法,得到纳米纤维膜;
步骤4:将纳米纤维膜先在150-300℃下预氧化0.5-10h,然后在氮气保护下,在900-1300℃下碳化2-6h,得到高性能氮掺杂碳纳米纤维膜。


2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1中,氧化处理后的埃洛石和六偏磷酸钠的质量比为10:0.1-0.5;所述的酸化处理的具体步骤为:在氧化后的埃洛石中加入六偏磷酸钠的水溶液,在15-30℃下搅拌2-6h;过筛为过100-500目筛。


3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:程志林孙晓露刘赞
申请(专利权)人:扬州大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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