一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜、制備方法及其用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜、制備方法及其用途。
【背景技術(shù)】
[0002]多酸化合物是一類含有V、Mo或W等金屬的多金屬氧化物。由同種含氧酸根離子縮合形成的叫同多陰離子，其酸叫同多酸。由不同種類的含氧酸根陰離子縮合形成的叫雜多陰離子，其酸叫雜多酸。目前已知有近70種元素的原子可作為雜多酸中的雜原子，包括全部的第一系列過渡元素，幾乎全部的第二、三系列過渡元素，再加上831、6&、31、66、511、P、As、Sb、B1、Se、Te、I等。而每種雜原子又往往可以不同價態(tài)存在于雜多陰離子中，所以種類是相當(dāng)繁多的。
[0003]多酸是具有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的金屬氧簇合物，在催化領(lǐng)域、生物學(xué)、電極、藥物以及材料科學(xué)均有潛在應(yīng)用，被稱為無機(jī)高分子。多酸可以在某一格位接受電子，利用這一特性可以將稀土元素引入到Sandwich型多酸化合物中形成含稀土的多酸化合物，與傳統(tǒng)的Keggin型和Wells-Dawson型多酸陰離子相比，Sandwich型多酸陰離子具有更好的水解穩(wěn)定性。該多酸陰離子可以在室溫下的水溶液中保存20年以上而不發(fā)生降解，同時，該類多酸在水相中pH = 6.0?10的范圍內(nèi)可以穩(wěn)定存在，與水滑石有很好的兼容性。這類夾心型含鋪多酸化合物不僅具有鋪的發(fā)光特性，也具備夾心型多酸化合物的性質(zhì)，使之具有特定的光、電、磁學(xué)特性。
[0004]聚丙烯睛是一種由單體丙烯睛經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而得到高聚物(簡寫為PAN)，不溶于水但溶于二甲基甲酞胺、二甲基亞礬、環(huán)丁礬、硝酸亞乙基酷等極性有機(jī)溶劑。其經(jīng)靜電紡絲技術(shù)制備的納米纖維具有密度小質(zhì)輕的優(yōu)良吐能，還具有很強(qiáng)的耐候性、耐日曬性、耐化學(xué)試劑的特點(diǎn)，特別是無機(jī)酸、漂白粉、過氧化氫及一般有機(jī)試劑，因此在農(nóng)業(yè)、工業(yè)廢水處理、電子電器及醫(yī)療衛(wèi)生材料方面有著廣泛的應(yīng)用。
[0005]靜電紡絲是一種具有廣闊應(yīng)用前景的納米材料制備技術(shù)，其設(shè)備價格低廉，制備工藝簡單，能夠制備具有極大體積比表面積的納米纖維絲，因此受到廣泛的關(guān)注。已有報道利用靜電紡絲技術(shù)將水溶性聚合物與一些水溶性無機(jī)材料混紡，到目前為止有關(guān)非水溶性聚合物與水溶性多酸的混紡制備納米復(fù)合纖維膜未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是將稀土多酸與聚丙烯睛通過靜電紡絲技術(shù)，形成無機(jī)一有機(jī)發(fā)光納米復(fù)合纖維膜。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0008]一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜，其由稀土多酸、碳納米管和聚丙烯腈組成，稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.02?0.18，纖維直徑為50?200nm。
[0009]所述稀土多酸為Sandwich型多酸。
[0010]本發(fā)明將稀土多酸、碳納米管與聚丙烯睛溶液物理共混，形成穩(wěn)定的均相體系，再利用靜電紡絲技術(shù)制備出納米復(fù)合纖維膜，實(shí)現(xiàn)含稀土多酸陰離子和碳納米管在分子尺度上的定向排列和均勻分散。
[0011]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為 0.04 ?0.16，例如 0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.1,0.11,0.12,0.13,0.14、
0.15,0.16 或 0.17，優(yōu)選 0.045 ?0.06。
[0012]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述碳納米管選自單壁碳納米管、多壁碳納米管或雙壁碳納米管中的任意一種或者至少兩種的混合物。所述混合物例如單壁碳納米管和多壁碳納米管的混合物，雙壁碳納米管中和單壁碳納米管的混合物，多壁碳納米管和雙壁碳納米管的混合物，所述碳納米管選自單壁碳納米管、多壁碳納米管和雙壁碳納米管的混合物。
[0013]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述碳納米管為聚丙烯腈質(zhì)量的1 ?5%，例如 1.5%,2%,2.5%,3%,3.5%、4%或 4.5%，優(yōu)選 1.4 ?4.6%。
[0014]本發(fā)明的目的之二在于提供一種如上所述的含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0015](1)配置添加有碳納米管的聚丙烯腈溶液；
[0016](2)在攪拌條件下，將稀土多酸加入到上述溶液中，得到澄清透明紡絲液；
[0017](3)將紡絲液放入靜電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中進(jìn)行紡絲，得到含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜。
[0018]優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述聚丙烯腈溶液的濃度為8?15%，例如 9%、10%、11 %、12%、13%或 14%，優(yōu)選 10 ?12%。
[0019]所述聚丙烯腈溶液的濃度為聚丙烯腈的質(zhì)量占聚丙烯腈和溶劑的質(zhì)量的百分比。所述溶劑可以為DMF或DMS0。
[0020]所述紡絲的電壓為15?25kV。
[0021]本發(fā)明的目的之三在于提供一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的用途，所述納米復(fù)合纖維膜作為pH敏感性材料。
[0022]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023]本發(fā)明將含稀土多酸功能分子與非水溶性的高聚物聚丙烯腈經(jīng)靜電紡絲形成納米復(fù)合纖維膜，實(shí)現(xiàn)了含碳納米管和稀土多酸在分子尺度上的定向排列和均勻分散，所制得的纖維膜厚度可在微米級別可控。
[0024]聚合物溶液通過紡絲技術(shù)可形成納米纖維結(jié)構(gòu)，利用纖維絲內(nèi)部的空間限域作用，可以非常容易的將多種組分共同集成在同一根纖維中，從而實(shí)現(xiàn)了含稀土多酸發(fā)光分子的固定化。薄膜的發(fā)光強(qiáng)度可通過改變紡絲時間實(shí)現(xiàn)可控，可操作性強(qiáng)，且復(fù)合纖維直徑分布于納米數(shù)量級，有效地提高了其熱穩(wěn)定性，降低了因聚集而產(chǎn)生的熒光淬滅。而且由于聚丙烯睛中的氰基與含稀土多酸分子間結(jié)晶水在酸性氣體什的作用下存在質(zhì)子化現(xiàn)象，對含稀土多酸的熒光產(chǎn)生熒光淬滅，使得納米復(fù)合纖維膜在酸性環(huán)境下無熒光，但將該無熒光纖維膜放置于NH3中，NH3與H+作用出現(xiàn)去質(zhì)子化現(xiàn)象，含稀土多酸的熒光性能被恢復(fù)，使得納米復(fù)合纖維膜恢復(fù)熒光性能。該纖維膜可作為一種pH敏感型氣敏材料，在新型的光電設(shè)備中具有很廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0026]實(shí)施例1
[0027]—種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜，其由稀土多酸、碳納米管和聚丙烯腈組成，稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.02，纖維直徑為50?200nm。
[0028]所述碳納米管選自單壁碳納米管。
[0029]所述碳納米管為聚丙烯腈質(zhì)量的1%。
[0030]一種如上所述的含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0031](1)配置添加有碳納米管的聚丙烯腈溶液；
[0032](2)在攪拌條件下，將稀土多酸加入到上述溶液中，得到澄清透明紡絲液；
[0033](3)將紡絲液放入靜電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中進(jìn)行紡絲，得到含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜。
[0034]所述聚丙烯腈溶液的濃度為8 %。
[0035]所述紡絲的電壓為15kV。
[0036]實(shí)施例2
[0037]—種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜，其由稀土多酸、碳納米管和聚丙烯腈組成，稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.18，纖維直徑為50?200nm。
[0038]所述碳納米管選自多壁碳納米管。
[0039]所述碳納米管為聚丙烯腈質(zhì)量的5%。
[0040]一種如上所述的含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0041](1)配置添加有碳納米管的聚丙烯腈溶液；
[0042](2)在攪拌條件下，將稀土多酸加入到上述溶液中，得到澄清透明紡絲液；
[0043](3)將紡絲液放入靜電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中進(jìn)行紡絲，得到含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜。
[0044]所述聚丙烯腈溶液的濃度為15 %。
[0045]所述紡絲的電壓為25kV。
[0046]實(shí)施例3
[0047]一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜，其由稀土多酸、碳納米管和聚丙烯腈組成，稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.03，纖維直徑為50?200nm。
[0048]所述碳納米管選為雙壁碳納米管。
[0049]所述碳納米管為聚丙烯腈質(zhì)量的3%。
[0050]一種如上所述的含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
[0051](1)配置添加有碳納米管的聚丙烯腈溶液；
[0052](2)在攪拌條件下，將稀土多酸加入到上述溶液中，得到澄清透明紡絲液；
[0053](3)將紡絲液放入靜電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中進(jìn)行紡絲，得到含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜。
[0054]所述聚丙烯腈溶液的濃度為10 %。
[0055]所述紡絲的電壓為20kV。
[0056]申請人聲明，本發(fā)明通過上述實(shí)施例來說明本發(fā)明的詳細(xì)方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)方法才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進(jìn)，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜，其特征在于，其由稀土多酸、碳納米管和聚丙烯腈組成，稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.02?0.18，纖維直徑為50?200nm。2.如權(quán)利要求1所述的納米復(fù)合纖維膜，其特征在于，所述稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.04?0.16，優(yōu)選0.045?0.06。3.如權(quán)利要求1或2所述的納米復(fù)合纖維膜，其特征在于，所述碳納米管選自單壁碳納米管、多壁碳納米管或雙壁碳納米管中的任意一種或者至少兩種的混合物。4.如權(quán)利要求1-3之一所述的納米復(fù)合纖維膜，其特征在于，所述碳納米管為聚丙烯腈質(zhì)量的1?5%，優(yōu)選1.4?4.6%。5.一種如權(quán)利要求1-4之一所述的含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: (1)配置添加有碳納米管的聚丙烯腈溶液； (2)在攪拌條件下，將稀土多酸加入到上述溶液中，得到澄清透明紡絲液； (3)將紡絲液放入靜電紡絲設(shè)備的玻璃噴絲管中進(jìn)行紡絲，得到含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述聚丙烯腈溶液的濃度為8?15%，優(yōu)選10 ?12%。7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述紡絲的電壓為15?25kV。8.—種如權(quán)利要求1-4之一所述的含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜的用途，其特征在于，所述納米復(fù)合纖維膜作為pH敏感性材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含稀土多酸發(fā)光納米復(fù)合纖維膜，其由稀土多酸、碳納米管和聚丙烯腈組成，稀土多酸和聚丙烯腈的質(zhì)量比為0.02～0.18，纖維直徑為50～200nm。本發(fā)明將含稀土多酸功能分子與非水溶性的高聚物聚丙烯腈經(jīng)靜電紡絲形成納米復(fù)合纖維膜，實(shí)現(xiàn)了含碳納米管和稀土多酸在分子尺度上的定向排列和均勻分散，所制得的纖維膜厚度可在微米級別可控。該纖維膜可作為一種pH敏感型氣敏材料，在新型的光電設(shè)備中具有很廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】D04H1/4382, D01D5/00, G01N21/64, D04H1/728
【公開號】CN105463698
【申請?zhí)枴緾N201410404569
【發(fā)明人】蔣健
【申請人】無錫市萬士達(dá)羽絨制品有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2014年8月15日