本发明专利技术涉及一种金纳米粒子/氧化锰复合亚微米大孔纤维膜及其制备方法。所述的这种亚微米大孔纤维膜，其特征在于负载金纳米粒子和氧化锰纳米颗粒的PMAA微球均匀分散于氨基改性的聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)中，通过模板去除法刻蚀掉PMAA微球，得到具有均匀大孔结构的亚微米纤维膜，将其应用于室内空气中甲醛的去除，1.5h内的甲醛去除率最高可达92.6％，具有较好的去除效果。本发明专利技术具有过程简单，操作可控，产品孔隙率高、孔径小、比表面积大等特点；本发明专利技术制备得到的亚微米纤维膜具有大孔结构。本发明专利技术制备得到的亚微米纤维膜具有大孔结构。本发明专利技术制备得到的亚微米纤维膜具有大孔结构。
【技术实现步骤摘要】
一种金纳米粒子/氧化锰复合亚微米大孔纤维膜及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种金纳米粒子/氧化锰复合亚微米大孔纤维膜及其制备方法，属于过渡金属氧化物复合材料
技术介绍
[0002]目前，由甲醛造成的室内空气污染形势依然严峻，迫切需要开发新型的去除技术。在现有的去除技术中，催化氧化法由于反应条件温和，产物为无二次污染的CO2和H2O，得到了广泛的关注。催化氧化法的催化剂材料主要包括贵金属和过度金属氧化物催化剂体系，负载型贵金属催化剂具有优异的甲醛室温催化活性，但其过高的成本在一定程度上限制了其大范围的应用，氧化锰(MnOx)催化剂由于其对甲醛氧化具有优异的催化活性得到了广泛的研究，可以在较低的温度下(100℃左右)完全氧化甲醛，但是在室温环境下的催化效率仍有待提高。
技术实现思路
[0003]针对现有的技术不足，本专利技术拟解决的技术问题是金纳米粒子由于粒径小而容易发生团聚，难以均匀地分布，催化剂材料孔隙率低，比表面积小，无法充分与空气接触，从而导致催化效率难以提高，对空气中的甲醛及VOCs去除能力较低等问题。
[0004]为解决以上技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种金纳米粒子/氧化锰复合亚微米大孔纤维膜，所述金纳米粒子/氧化锰复合纤维膜为负载有金纳米粒子和氧化锰纳米颗粒的聚甲基丙烯酸(PMAA)微球均匀分散于氨基改性的聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)中，通过模板去除法刻蚀掉PMAA微球，得到具有均匀分布大孔的亚微米大孔纤维膜，金纳米粒子和氧化锰纳米颗粒均匀分布在大孔上。具有孔隙率高、孔径小、比表面积大、与空气接触面积大等优点。
[0006]本专利技术公开了以下技术效果：
[0007](1)本专利技术合成的金纳米粒子/氧化锰复合亚微米大孔纤维膜(Au/MnOx/mPVB)具有孔径小、孔隙率高、比表面积大等特点，通过将载有金纳米粒子和氧化锰纳米颗粒的PMAA微球均匀分散在纳米纤维上，利用模板去除法刻蚀掉PMAA微球，得到均匀的大孔纤维。催化剂均匀负载在大孔内壁上，提高了固定在载体上的纳米颗粒的稳定性，纤维经过氨基官能团修饰后具有良好的甲醛吸附性能，与催化形成协同效应，提高催化降解活性，在室内环境中对低浓度甲醛的去除表现出良好的催化性能。本专利技术工艺制备路线简单，反应条件温和。
[0008](2)本专利技术合成的Au/MnOx/mPVB亚微米大孔纤维膜催化剂材料，对室内环境中的甲醛具有较好的去除能力，在初始浓度为0.8ppm、温度为25℃、相对湿度为50％时，能够在90min内使甲醛浓度下降至0.08ppm以下，并且经过至少连续6次循环使用后，甲醛的去除效率仍能够位置在90％以上，结果表明，Au/MnOx/mPVB亚微米大孔纤维膜具有优异的甲醛催化活性，是一种具有良好应用前景的甲醛催化氧化材料。
[0009](3)本专利技术反应过程可控性强，通过改变反应条件、各实验变量、可根据需要获得不同的性质。
附图说明
[0010]图1为本专利技术实施例1
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4制得的PMAA微球透射电镜图；
[0011]图2为本专利技术实施例1
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4制得的Au@PMAA微球透射电镜图；
[0012]图3
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6为本专利技术实施例1
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4制得的Au/MnOx@PMAA微球透射电镜图；
[0013]图7为本专利技术实施例1
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4制得的Au/MnOx@PMAA/mPVB复合纤维膜透射电镜图；
[0014]图8为本专利技术实施例1
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4制得的Au/MnOx/mPVB多孔复合纤维膜透射电镜图；
[0015]图9为本专利技术实施例1
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4及对比例1
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3制得的部分样品的XRD谱图；
[0016]图10
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11为本专利技术制得的复合纤维膜样品的催化测试谱图；
具体实施方式
[0017]下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本专利技术权利要求的保护范围。
[0018]本专利技术提供了一种金纳米粒子氧化锰复合亚微米大孔纤维膜及其制备方法(简称方法)，该方法包括以下步骤：
[0019](1)制备Au@PMAA复合微球
[0020]以甲基丙烯酸(MAA)为单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，采用蒸馏
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沉淀聚合法制备单分散的PMAA微球。取适量PMAA微球加入到盛有乙腈的圆底烧瓶中，搅拌混匀后加入HAuCl4丙酮溶液，避光搅拌后加入NaBH4水溶液，继续避光搅拌后离心洗涤，分散到适量乙腈中密封避光保存，得到Au@PMAA复合微球。
[0021](2)Au/MnOx@PMAA微球的制备
[0022]取步骤(1)中的Au@PMAA加入到盛有适量乙腈的圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入一定量的KMnO4，继续避光搅拌后加入适量甲醇，继续避光搅拌后转移至离心管，离心洗涤4次，分散到适量乙腈中密封避光保存，得到Au/MnOx@PMAA微球。
[0023](3)氨基改性聚乙烯醇缩丁醛树脂(mPVB)的制备
[0024]以3
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氨丙基三乙氧基硅烷(ATPES)为交联剂，采用脱水缩合法制备氨基改性的聚乙烯醇羧丁醛树脂(mPVB)。将适量聚乙烯醇缩丁醛(PVB)加入到乙醇和水的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，稳定后脱气冷却至30℃，加入一定比例的ATPES，搅拌后加入HCl水溶液，继续搅拌，加入过量超纯水，析出PVB，过滤回收固体产物，用乙醇洗涤2次，获得氨基改性的聚乙烯醇缩丁醛树脂(mPVB)。
[0025](4)Au/MnOx@PMAA/mPVB复合纤维膜的制备
[0026]Au/MnOx@PMAA/mPVB复合纤维膜的制备采用静电纺丝法，称取适量步骤4)中制备的mPVB树脂，和步骤(3)中的Au/MnOx@PMAA复合微球，分别超声分散于甲酸丙脂中，分别加入适量N
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己基吡啶六氟磷酸盐，搅拌至完全溶解后混合，制备纺丝液，利用静电纺丝技术，在纺丝机上设置电压，推注流速，接收距离，温度等参数，进行纺丝，制备Au/MnOx@PMAA/mPVB复合纤维膜。
[0027](5)Au/MnOx/mPVB复合亚微米大孔纤维膜的制备
[0028]多孔复合纤维膜Au/MnOx/mPVB采用模板去除法制备。具体步骤：配置PH＝10的氢氧化钠溶液，将Au/MnOx@PMAA/mPVB复合纤维膜浸泡于氢氧化钠溶液中，选择性去除PMAA微球，制备大孔结构，使AuNPs负载在纤维内孔壁上，真空干燥得到Au/MnOx/mPVB多孔复合纤维膜。
[0029]进一步的，步骤(1)所述的PMAA微球的粒径在160nm
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190nm之间，多分散性指数PDI＝1.008＜1.05，分散性良好。
[0030]进一步的，步骤(1)所述的PMAA与Au的摩尔比为40∶1。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种金纳米粒子/氧化锰复合亚微米大孔纤维膜，其特征在于，该亚微米纤维膜以经氨基改性的聚乙烯醇缩丁醛为纤维主体，与负载金纳米粒子和氧化锰粒子的聚合物微球(Au/MnOx@PMAA)共混后通过静电纺丝而成，该亚微米纤维膜的大孔结构通过模板去除法选择性去除PMAA聚合物微球而成，制备出的金纳米粒子/氧化锰复合亚微米纤维膜用于净化室内空气中的甲醛；所述的制备方法包括如下步骤：(1)负载金纳米粒子的聚甲基丙烯酸复合微球(Au@PMAA)的制备以甲基丙烯酸(MAA)为单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，采用蒸馏
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沉淀聚合法制备单分散的聚甲基丙烯酸(PMAA)微球。取适量PMAA微球加入到盛有乙腈的圆底烧瓶中，搅拌混匀后加入HAuCl4丙酮溶液，避光搅拌后加入NaBH4水溶液，继续避光搅拌后离心洗涤，分散到适量乙腈中密封避光保存，得到Au@PMAA复合微球；(2)Au/MnOx@PMAA微球的制备取步骤(1)中的Au@PMAA加入到盛有适量乙腈的圆底烧瓶中，搅拌均匀后加入一定量的KMnO4，继续避光搅拌后加入适量甲醇，继续避光搅拌后转移至离心管，离心洗涤4次，分散到适量乙腈中密封避光保存，得到Au/MnOx@PMAA微球；(3)氨基改性聚乙烯醇缩丁醛树脂(mPVB)的制备将适量聚乙烯醇缩丁醛(PVB)加入到乙醇和水的混合溶液中，加热搅拌至完全溶解，稳定后脱气冷却至30℃，加入一定比例的3
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氨丙基三乙氧基硅烷(ATPES)，搅拌后加入HCl水溶液，继续搅拌，加入过量超纯水，析出PVB，过滤回收固体产物，用乙醇洗涤2次，获得氨基改性的聚乙烯醇缩丁醛树脂(mPVB)；(4)负载金纳米粒子和氧化锰粒子的聚合物微球共混氨基改性聚乙烯醇缩丁醛复合纤维膜(Au/MnOx@PMAA/mPVB)的制备Au/MnOx@PMAA/mPVB复合纤维膜的制备采用静电纺丝法，称取适量步骤(4)中制...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘巍，宁杨，李妲，崔昊康，李志鹏，赵晶，计雅佳，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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