[发明专利]碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的纤维结构及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的纤维结构，其特征是：所述的复合材料的纤维结构中碳纳米管占碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的质量百分数为1～99；或纳米氧化物占碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的质量百分数为1～99；纤维的直径为1～10000nm；

所述的纳米氧化物选自钛、锌、硅、锆、锗、镍、铁、银、铬的纳米氧化物中的一种或一种以上的混合物，其粒子的直径在1～200nm。

2.根据权利要求1所述的复合材料的纤维结构，其特征是：所述的碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的纤维结构中进一步含有聚合物，构成聚合物/碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的纤维结构，其中碳纳米管占聚合物/碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的质量百分数为0.1～90，或纳米氧化物占聚合物/碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的质量百分数为0.1～90，或聚合物占聚合物/碳纳米管/纳米氧化物的纳米复合材料的质量百分数为1～99，纤维的直径为1～10000nm。

3.根据权利要求1或2所述的复合材料的纤维结构，其特征是：所述的复合材料的纤维结构是纤维或由该纤维构成的膜。

4.根据权利要求2所述的复合材料的纤维结构，其特征是：所述的聚合物选自聚对苯二甲酸乙二酯或其共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯或其共聚物、聚对苯二甲酸丙二酯或其共聚物、聚萘二甲酸乙二酯或其共聚物、聚对苯二甲酸环己二甲酯、聚己内酯、聚酰胺、聚烯烃、马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚丁烯琥珀酸酯、聚醋酸乙烯酯中的一种或一种以上的混合物。

5.根据权利要求1或2所述的复合材料的纤维结构，其特征是：所述的碳纳米管是单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或它们的混合物；所述的碳纳米管的直径在0.4～500nm，长度在0.1～10000μm。

6.根据权利要求5所述的复合材料的纤维结构，其特征是：所述的碳纳米管上选自带有羧基、酰氯基、异氰酸酯基、酯基、酰胺基团、氟、羟基和/或C₁～C₂₀的烷基中的一种或一种以上基团。

7.一种根据权利要求1～6任一项所述的复合材料纤维结构的制备方法，其特征是，该方法选自以下步骤：

(1)以碳纳米管重量为基准，将1～100重量份碳纳米管分散在10～1000重量份溶剂中，加入1～100重量份纳米氧化物前驱体和1～500重量份聚合物，选择性的加入0～200重量份纳米氧化物的形成助剂，形成聚合物/碳纳米管/纳米氧化物前驱体的分散液；

(2)将步骤(1)得到的分散液通过电纺丝，得到聚合物/碳纳米管/纳米氧化物前驱体的纳米纤维结构；

(3)将步骤(2)得到的聚合物/碳纳米管/纳米氧化物前驱体的纳米纤维结构，通过20～250℃水热处理处理或微波处理方法，将纳米氧化物的前驱体转化为纳米氧化物，得到聚合物/碳纳米管/纳米氧化物的纳米纤维结构，或/和通过250～1000℃高温处理或溶剂抽提除去聚合物，得到碳纳米管/纳米氧化物的纳米纤维结构。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是：所述的纳米氧化物的前驱体选自钛、锌、硅、锆、锗、镍、铁、银、铬的C₁～C₂₀的脂肪酸盐、C₁～C₃₀的烃氧基化合物、氯化物、硫酸盐、亚硫酸盐、亚硝酸盐中的一种或一种以上的混合物；

所述的纳米氧化物的形成助剂选自硝酸、盐酸、氢溴酸、硫酸、高氯酸、磷酸、氢氟酸、C₁～C₂₀的脂肪酸或其卤代物、C₆～C₂₀的芳香族酸或其卤代物中的一种或一种以上的混合物；

所述的溶剂选自水、C₁～C₁₀醇或其卤代物、C₃～C₁₀酮、C₁～C₂₀脂肪烃或其卤代物、C₆～C₂₀芳香烃或其卤代物、C₁～C₂₀羧酸或其卤代物、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或一种以上的混合物。

9.一种根据权利要求1～6任一项所述的复合材料纤维结构的用途，其特征是：由所述的复合材料纤维结构构成的纤维或由该纤维构成的膜能够在污水处理、空气净化、太阳能电池、纺织、抗菌材料、抗静电材料、电磁屏蔽材料、高效分离介质、增强材料、导电材料、导热材料、吸波材料中应用。