静电纺丝制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法技术

本发明专利技术属于化学材料的制备技术，具体涉及采用静电纺丝制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法。本发明专利技术将表面活性剂溶于易挥发的极性有机溶剂中，加入多金属氧酸盐、高分子材料，以金属/非金属盐作为介孔纤维骨架材料，通过高压电纺丝设备制备多金属氧酸盐复合介孔材料。本发明专利技术与从前的水热后合成制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法相比较具有方法简单，快速，安全，操作方便，重复性好，具有通用性。无需用较贵的表面功能化修饰试剂，可以通过简单调变喷头的直径，有效控制复合介孔纤维的直径进而有效控制材料的外表面积，所制备的多酸复合介孔纤维可以为任意长度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学材料的制备技术，具体涉及采用。
技术介绍
介孔材料是指孔径为2. 0 50nm的多孔材料，具有可连续调节的均一介孔孔径、 规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面，并且具有维度有序等特点。人们合成了一系列的介孔材料，并发现它们在大分子催化、吸附分离以及化学组装制备先进功能材料和光学器件等方面具有很大的潜在应用价值。有序介孔材料具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，在催化反应中能提高反应物和产物的扩散速度从而为某些较大的分子进行催化反应提供了理想场所。因此，制备经无机金属离子改性和有机活性基团改性的具有催化功能的复合介孔分子筛材料得到了广泛的重视。多金属氧酸盐化合物因具有组成丰富、结构多样、稳定性好、功能多样等特性而被人们广泛研究。由于多酸化合物具有明确的分子结构、同时具有酸性和氧化性等传统催化剂所不具备的特性，因而其在均相和非均相体系中可作为性能优异的酸碱、氧化还原或者双功能催化剂。因此制备多金属氧酸盐复合介孔催化材料具有重要应用价值。通过有机共价修饰包埋和水热原位包埋等方法，人们报道了介孔材料和多酸化合物复合而成的具有催化活性的复合材料，然而这些合成方法存在着过程复杂，步骤繁琐，掺杂量不易调变等缺陷。静电纺丝简称电纺，是近年来兴起的一种制备纳米至微米级纤维的十分有效的方法，它是将聚合物溶液或熔体置于高压静电场中，带电的聚合物液滴在电场库仑力的作用下被拉伸。当电场力足够大时，聚合物液滴克服表面张力形成喷射细流。细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终落在接收装置上，形成无纺布状的微、纳米纤维膜。现在应用静电纺丝技术制备的材料很多，但是还没有用这种方法来制备多金属氧酸盐复合介孔材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种静电纺丝技术制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法。本专利技术的方案是1.将0. 2g 0. Sg表面活性剂溶于10 20g的易挥发的极性有机溶剂中，搅拌 1 3小时，使表面活性剂在溶剂中充分分散；加入0. Ig 0. 5g多金属氧酸盐，继续搅拌 1 3小时，形成均勻溶液。2.加入0. 8 2g的高分子材料，继续搅拌1 7小时。3.加入作为介孔纤维骨架材料的金属/非金属盐1 2g，搅拌0.5-10小时， 在20 120°C温度区间内加热搅拌1 10小时，形成澄清胶状溶液，其粘度在700 1800mPa · s 之间。4.高压电纺丝设备由纺丝喷头，高压静电发生器，地线，收集板，储液池，供液泵， 输液管路组成。其中喷头为医用不锈钢针头，内径为0.65 1.30mm。金属喷头与电源的阳极相连，用铝箔作阴极接收产物，阳极、阴极间工作距离为20 40cm，工作电压为18 35kv05.将3 IOmL步骤3所得到的溶液通过移液管加入到喷头上管中进行高压静电纺丝过程。纺丝过程结束后，在铝箔上得到多金属氧酸盐复合介孔材料的纤维膜。6.将1 2g纤维膜置于真空干燥箱内于80 120°C干燥3 6小时，然后使其于25 50mL与高分子和表面活性剂相溶的烷烃或者乙醇等溶剂浸泡回流，将其萃取出来， 在60 80°C的真空烘箱中干燥7 10小时得到多金属氧酸盐复合介孔纤维。也可以在空气中以450 500°C高温煅烧5 7小时后得到超长、均一的多金属氧酸盐复合介孔纤维。以上配比可以按比例放大。以上所述作为介孔纤维骨架材料的金属/非金属盐选自四乙氧基硅烷，四甲氧基硅烷，钛酸四丁酯，钛酸异丙脂，钛酸四异丁酯，四丙醇锆，四正丙基锆酸酯，硝酸锆，氧氯化锆等中的一种。以上所述表面活性剂可以为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，嵌段共聚物P123，椰油酰胺丙基甜菜碱，十二烷基磺酸盐、磷酸盐或硫酸盐等中的一种。以上所述多金属氧酸盐的阴离子选自(Pff12O40I _3，(Siff12O40I _4，(PMo12O40I _3， (P2Mo18O42)^6' (P2Mo17VO62I"7, _3，γ-SiW10 或者 y-M2Siff10 (Μ = V, Ti, Cu)单元的硅钨酸根，钒取代的Keggin型PMo12_xVx (χ= 1,2,3)磷钼酸根，过渡金属取代的Keggin型 MPff11(M = CojTi)磷钨酸根中的一种。与所述的阴离子形成多金属氧酸盐的阳离子可以为氢离子，碱金属离子以及有机胺(铵)离子如四甲基铵(TMA)等。以上所述易挥发的极性有机溶剂选自乙醇，甲醇，Ν，Ν_ 二甲基甲酰胺，丙醇等中的一种。以上所述高分子材料选自聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚羟基乙酸、羟丙基甲基纤维素。作为本专利技术的优选实验范围，所述高分子材料在溶液中的最优化质量比在7 12%之间，所述表面活性剂在溶液中的最优化质量比在1 5%之间，所述多金属氧酸盐在溶液中的最优化质量比在0. 8 5%之间，所述易挥发极性溶剂在溶液中的最优化质量比在70 85%之间，所述作为介孔纤维骨架材料的金属/非金属盐在溶液中的最优化质量比在10 15%之间。本专利技术的多金属氧酸盐复合介孔纤维材料与现有技术相比具有如下优势1.本专利技术与从前的水热后合成制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法相比较具有方法简单，快速，安全，操作方便，重复性好，且具有通用性。2.本专利技术提出的制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法，无需用较贵的表面功能化修饰试剂，如硅烷化试剂等能与介孔材料表面羟基共价相连进行表面修饰的试剂；3.本专利技术提出的静电纺丝技术制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法，可以通过简单调变喷头的直径，有效控制复合介孔纤维的直径进而有效控制材料的外表面积。4.本专利技术提出的静电纺丝技术制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法，所制备的多酸复合介孔纤维可以为任意长度。5.本专利技术提出的静电纺丝技术制备多金属氧酸盐复合介孔材料的方法，可以方便、快捷的制备相对大量的复合纤维。附图说明图1、高压静电纺丝装置的示意图，图中各部件为1、静电纺丝喷头；2、储液管；3、 高压静电发生器；4、地线；5、收集板；图2、实施例1静电纺丝后制得多金属氧酸盐复合介孔纤维的正面扫描电镜照片；图3、实施例1纺丝后煅烧制得的多金属氧酸盐复合介纤维的正面扫描电镜照片；图4、实施例1静电纺丝后煅烧制得的多金属氧酸盐复合介纤维的X射线衍射图， 图中所示，样品具有典型的介孔SBA-15骨架结构。图5、实施例1静电纺丝后煅烧制得的多金属氧酸盐复合介纤维的Raman光谱图， 图中所示，样品中的金属氧多酸盐结构完整保持；图6、实施例1静电纺丝后煅烧制得的多金属氧酸盐复合介纤维的氮气吸附脱附等温线，图中所示，样品的氮气吸附脱附曲线说明样品为介孔型氧化硅且具有大的比表面积；图7、实施例2静电纺丝后萃取制得多金属氧酸盐复合介孔纤维的正面扫面照片；图8、实施例3静电纺丝后制得多金属氧酸盐复合介孔纤维的正面扫面照片；图9、实施例4静电纺丝后制得多金属氧酸盐复合介孔纤维的正面扫面照片；图10、实施例5静电纺丝后制得多金属氧酸盐复合介孔纤维的正面扫面照片。纺丝过程描述如下取一定量分子筛/高分子溶液加入到储液管2中。通过调整高压静电发生器3的电压值来改变丝在喷丝头1中的状态，直到其能稳定出丝。纺丝过程结束后，收集板5上得到多金属氧酸盐复合介孔纤维膜。如图2、图8-10所示，通过静电纺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢宏珠，苏忠民，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：