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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气过滤材料,涉及一种含咪唑环聚酰亚胺/zif-8复合纳米纤维膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着城市化和工业化的发展,空气污染问题日益严重,频繁的雾霾天气和空气污染事件给人们的健康和生活带来了严重的威胁。因此,研究和开发高效的空气过滤技术和材料已经成为一项紧迫的任务。目前,空气过滤技术已经得到了广泛的应用和推广,包括机械过滤、静电吸附、活性炭吸附、紫外线辐照和臭氧氧化等方法。同时,研究和开发新型的空气过滤材料也成为了研究的热点,如纳米材料、多孔材料、功能化材料等,这些材料具有更高的过滤效率、更长的使用寿命和更低的能耗等优点。
2、聚酰亚胺(pi)是一种高性能材料,通过静电纺丝法可以制备具有小直径、大比表面积、小孔径、高孔隙率的纳米纤维膜,可以大幅提高纤维材料的空气过滤性能。此外,在聚合物中引入纳米颗粒,可以通过增加比表面积、空间支撑效应提高其过滤性能的同时,赋予其较低的压力降。近年来,一些研究表明,金属有机框架聚合物(mofs)因其具有超高的比表面积、功能性的孔道、孔隙率高且可调、稳定而多样的结构等特点,除了通过尺寸过滤外,还可以通过其特殊的开放金属位、官能团和表面电荷实现对微粒和其他有害气体污染物的高效捕获。但mofs与聚酰亚胺纳米纤维间的界面作用力较弱,mofs易脱落、团聚,难以有效、均匀地附着在聚酰亚胺纳米纤维膜表面,无法充分发挥其作用。因此,如何有效改善mofs与聚酰亚胺纤维间的界面结合,进而使其均匀附着在聚酰亚胺纤维表面,对聚酰亚胺@mofs复合材料的制备尤为重要。
【技术保护点】
1.一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述含咪唑环二胺与不含咪唑环二胺的摩尔比为(1~4):(6~9)。
3.根据权利要求2所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述二酐单体为均苯四甲酸酐、六氟二酐及3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐中的一种或几种任意配比的混合物;所述含咪唑环二胺为2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑,所述不含咪唑环二胺为4,4’-二氨基二苯醚、联苯二胺以及双酚A型二胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,步骤S1中,二胺单体与二酐单体搅拌反应过程中,反应温度为0~25℃,反应时间为4~6h。
5.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述静电纺丝的纺丝电压为15~20kV,纺丝液流速为0.010~0.
6.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述热亚胺化过程具体为,在5~10℃/min的升温速率下升温至100℃~150℃下,保温30~60min,然后在5~10℃/min的升温速率下升温至200℃~250℃,保温30~60min,最后在5~10℃/min的升温速率下升温至300℃~350℃,保温30~60min。
7.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,ZIF-8溶液通过液相直接合成法制得,具体为将可溶性锌盐以及2-甲基咪唑加入至溶剂中,搅拌反应,制得所述ZIF-8溶液。
8.根据权利要求7所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜的制备方法,ZIF-8溶液的制备过程中,所述可溶性锌盐中锌离子的浓度与2-甲基咪唑以及溶剂的摩尔比例为1:4:(400~2000)。
9.一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜,其特征在于,通过权利要求1~8中任意一项所述的方法制得。
10.权利要求9中所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/ZIF-8复合纳米纤维膜在空气过滤领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种含咪唑环聚酰亚胺/zif-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/zif-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述含咪唑环二胺与不含咪唑环二胺的摩尔比为(1~4):(6~9)。
3.根据权利要求2所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/zif-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,所述二酐单体为均苯四甲酸酐、六氟二酐及3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐中的一种或几种任意配比的混合物;所述含咪唑环二胺为2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑,所述不含咪唑环二胺为4,4’-二氨基二苯醚、联苯二胺以及双酚a型二胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/zif-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,步骤s1中,二胺单体与二酐单体搅拌反应过程中,反应温度为0~25℃,反应时间为4~6h。
5.根据权利要求1所述的一种含咪唑环聚酰亚胺/zif-8复合纳米纤维膜的制备方法,其特征在于,步骤s2中,所述静电纺丝的纺丝电压为15~20kv,纺丝液流速为0.010~0.017ml/min,针头距接收板的距离为10~20cm,静电纺丝的时间为20~40...
【专利技术属性】
技术研发人员:谢璠,魏海涛,陆赵情,代曦怡,刘巧玲,尚玉轩,刘涛,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:
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