[发明专利]一种含稀土多酸发光纳米复合纤维膜、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种含稀土多酸发光纳米复合纤维膜、制备方法及其用途。

背景技术

多酸化合物是一类含有V、Mo或W等金属的多金属氧化物。由同种含氧 酸根离子缩合形成的叫同多阴离子，其酸叫同多酸。由不同种类的含氧酸根阴 离子缩合形成的叫杂多阴离子，其酸叫杂多酸。目前已知有近70种元素的原子 可作为杂多酸中的杂原子，包括全部的第一系列过渡元素，几乎全部的第二、 三系列过渡元素，再加上B、Al、Ga、Si、Ge、Sn、P、As、Sb、Bi、Se、Te、 I等。而每种杂原子又往往可以不同价态存在于杂多阴离子中，所以种类是相当 繁多的。

多酸是具有拓扑结构的金属氧簇合物，在催化领域、生物学、电极、药物 以及材料科学均有潜在应用，被称为无机高分子。多酸可以在某一格位接受电 子，利用这一特性可以将稀土元素引入到Sandwich型多酸化合物中形成含稀土 的多酸化合物，与传统的Keggin型和Wells-Dawson型多酸阴离子相比， Sandwich型多酸阴离子具有更好的水解稳定性。该多酸阴离子可以在室温下的 水溶液中保存20年以上而不发生降解，同时，该类多酸在水相中pH＝6.0～10 的范围内可以稳定存在，与水滑石有很好的兼容性。这类夹心型含铺多酸化合 物不仅具有铺的发光特性，也具备夹心型多酸化合物的性质，使之具有特定的 光、电、磁学特性。

聚丙烯睛是一种由单体丙烯睛经自由基聚合反应而得到高聚物(简写为 PAN)，不溶于水但溶于二甲基甲酞胺、二甲基亚矾、环丁矾、硝酸亚乙基酷等 极性有机溶剂。其经静电纺丝技术制备的纳米纤维具有密度小质轻的优良吐能， 还具有很强的耐候性、耐日晒性、耐化学试剂的特点，特别是无机酸、漂白粉、 过氧化氢及一般有机试剂，因此在农业、工业废水处理、电子电器及医疗卫生 材料方面有着广泛的应用。

静电纺丝是一种具有广阔应用前景的纳米材料制备技术，其设备价格低廉， 制备工艺简单，能够制备具有极大体积比表面积的纳米纤维丝，因此受到广泛 的关注。已有报道利用静电纺丝技术将水溶性聚合物与一些水溶性无机材料混 纺，到目前为止有关非水溶性聚合物与水溶性多酸的混纺制备纳米复合纤维膜 未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是将稀土多酸与聚丙烯睛通过静电纺 丝技术，形成无机一有机发光纳米复合纤维膜。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种含稀土多酸发光纳米复合纤维膜，其由稀土多酸、碳纳米管和聚丙烯 腈组成，稀土多酸和聚丙烯腈的质量比为0.02～0.18，纤维直径为50～200nm。

所述稀土多酸为Sandwich型多酸。

本发明将稀土多酸、碳纳米管与聚丙烯睛溶液物理共混，形成稳定的均相 体系，再利用静电纺丝技术制备出纳米复合纤维膜，实现含稀土多酸阴离子和 碳纳米管在分子尺度上的定向排列和均匀分散。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述稀土多酸和聚丙烯腈的 质量比为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，优选0.045～0.06。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述碳纳米管选自单壁碳纳 米管、多壁碳纳米管或双壁碳纳米管中的任意一种或者至少两种的混合物。所 述混合物例如单壁碳纳米管和多壁碳纳米管的混合物，双壁碳纳米管中和单壁 碳纳米管的混合物，多壁碳纳米管和双壁碳纳米管的混合物，所述碳纳米管选 自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管的混合物。

优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述碳纳米管为聚丙烯腈质 量的1～5％，例如1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或4.5％，优选1.4～4.6％。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的含稀土多酸发光纳米复合纤维 膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)配置添加有碳纳米管的聚丙烯腈溶液；

(2)在搅拌条件下，将稀土多酸加入到上述溶液中，得到澄清透明纺丝液；

(3)将纺丝液放入静电纺丝设备的玻璃喷丝管中进行纺丝，得到含稀土多 酸发光纳米复合纤维膜。