[发明专利]金属氧化物纤维和纳米纤维、其制备方法和其用途

权利要求书

1.产生金属氧化物纳米纤维的方法，该金属氧化物纳米纤维具有提 高的催化、传导、表面或结构功能，所述方法包括步骤：

(I)选择和提供至少一种金属氧化物前体和至少一种聚合物到至少 一种纳米纤维生产设备；

(II)选择、提供并结合金属氧化物纳米颗粒到所述聚合物和金属氧 化物前体；

(III)将所述至少一种金属氧化物前体、所述至少一种聚合物和所述 金属氧化物纳米颗粒和任选地溶剂混合；

(IV)电纺得到的混合物，以产生含有所述至少一种金属氧化物前体 和所述至少一种聚合物的纤维；

(V)热处理所述纤维，以产生具有提高功能的所述金属氧化物纳米 纤维；和

(VI)收集所述金属氧化物纳米纤维。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种金属氧化物前体选 自乙酸铝、用硼酸稳定的乙酸铝、烷醇铝、钛酸烷基酯、钛酸四异丙酯 和/或其组合。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种聚合物选自醋酸纤 维素、丙烯酸树脂、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯)、 聚苯乙烯、聚(醚酰胺)、聚环氧乙烷(PEO)、聚对苯二甲酸乙二酯、聚 苯胺/PEO掺合物、聚醚氨酯、聚-L-乳酸(PLLA)、聚碳酸酯(PC)、聚 乙烯基咔唑、聚苯乙烯、聚苯并咪唑(PBI)、尼龙6、尼龙6和蒙脱石、 聚环氧乙烷(PE)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯、聚己酸内酯、苯乙烯-丁 二烯-苯乙烯(SBS)三嵌段共聚物、聚-L-乳酸、聚(甲基丙烯酸甲酯-无 规)、聚乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(PEVA)、聚乳酸(PLA)、PEVA和PLA 的掺合物、聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、 聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、具有纤连蛋白功能的丝样聚合物聚乙烯吡 咯烷酮和/或其组合。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂是水、乙醇、甲醇、碳 酸、可溶性羧酸和/或其组合。

5.如权利要求4所述的方法，其中所述可溶性羧酸选自甲酸和乙酸。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理包括通过以10分钟到 6小时的时间，将所述纤维加热到500℃和1200℃之间，煅烧所述金属氧 化物前体以及热解所述聚合物。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理在规定的气氛中进行。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理通过控制暴露于环境 大气而进行。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理部分去除所述聚合物。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种金属氧化物前体是 乙酸铝、用硼酸稳定的乙酸铝、或烷醇铝；并且

所述电纺的纤维在环境大气存在下被加热到525℃，以产生不同于 γ-氧化铝的氧化铝纳米纤维，或被加热到1200℃，以产生不同于α-氧化 铝的氧化铝纳米纤维。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种金属氧化物前体是 乙酸铝、用硼酸稳定的乙酸铝、或烷醇铝；并且

所述电纺的纤维在环境大气存在下被加热到500℃到1200℃之 间，以产生类似于γ、η、δ、θ和α-相氧化铝中一种或多种的纳米纤维。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述电纺包括引入电装置，以使 溶液带电，并且所述金属氧化物纳米纤维的收集使用接地设备或带有与 所述纤维相反的极性的设备。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述金属氧化物纳米纤维的收集 包括使用分段式转筒和等间距的接地导线组，以产生相对于电纺中使用 的喷丝头顶部的电势差，以收集连续片材的一种或多种非纺织电纺纳米 纤维。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述一种或多种金属氧化物纳 米纤维具有定向排列。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述一种或多种金属氧化物纳 米纤维具有定向排列和无规排列的纤维的组合。