[发明专利]一种功能纳米复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种功能纳米复合材料，其包括一柔性纤维载体以及固定在该柔性纤维载体中的多个功能纳米粒子，所述柔性纤维载体包括至少一毛刷状结构，所述多个功能纳米粒子夹持固定在所述至少一毛刷状结构中。本发明还提供一种上述功能纳米复合材料的制备方法和用途。本发明采用柔性纤维作为载体，而实现将功能纳米粒子进行有效的负载。该种负载复合方式，可实现功能纳米粒子高量负载，负载率最高可达所述柔性纤维载体重量的10％；同时将功能纳米粒子拓展到柔性纤维载体可应用的所有场景，应用范围极广，可应用于比如污水净化、空气净化、抗菌杀毒等环保领域。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，尤其涉及一种纳米复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

目前国内外市场上采用的传统水污染处理方法为物理法、化学法、生物法，其各有弊端，且成本高、能耗大，甚至产生二次污染，且单纯经过净化的水体仍为“死体”，只有恢复水体平衡的生态系统才能使水环境真正“复活”。传统的治理方法不能从根本上解决水质问题，即使投入大量人力、物力、财力的情况下收到的效果仍甚微，因此亟需能彻底解决河道水污染治理的突破性技术。

光催化材料应运而生，它是最有前途的新型环保材料之一，其利用太阳能可有效降解有机污染物，主要应用于环境保护，这种新的污染治理技术具有操作简单、无二次污染、效率高、能耗低等优点，可产生极大的社会与经济效益。传统的光催化剂主要包括纳米材料，比如纳米二氧化钛；然而，采用这些光催化剂纳米材料处理污水多年来只局限于实验室科学研究，因为具有高活性的纳米级材料极易团聚且难以回收，所以需要将其负载于载体之上进行应用。而其负载技术遇到了难以突破的瓶颈：用无机载体则使其活性降低，而有机载体在使用中易被光腐蚀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功能纳米复合材料及其制备方法和用途，以解决上述问题。

一种功能纳米复合材料，其包括一柔性纤维载体以及固定在该柔性纤维载体中的多个功能纳米粒子，所述柔性纤维载体包括至少一毛刷状结构，所述多个功能纳米粒子夹持固定在所述至少一毛刷状结构中。

其中，每个毛刷状结构包括多个纤维毛刺，所述多个功能纳米粒子自然夹持在所述多个纤维毛刺之间。所述柔性纤维载体通过所述多个纤维毛刺的热胀冷缩藉由张力将所述多个功能纳米粒子夹持固定其中。所述柔性纤维载体本身的结构在夹持所述多个功能纳米粒子前后保持一致，即，所述柔性纤维载体本身的结构在制备所述功能复合材料的过程中保持不变。

所述柔性纤维载体为柔性纤维毛刷或由所述至少一毛刷状结构编织形成的柔性纤维网。所述柔性纤维载体的形状或结构不限，只要其具有柔性且能满足实际需要即可。优选地，所述柔性纤维载体为由多根柔性纤维毛刷集结为一束，然后编织成的柔性纤维网。

所述柔性纤维的材料不限，只要其具有柔性且有纤维组成即可。所述柔性纤维的材料包括自然纤维材料、人造纤维材料或合成纤维材料。其中，所述合成纤维材料包括聚酯纤维材料、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、聚乳酸纤维材料或聚乙烯纤维材料等。

所述功能纳米粒子包括二氧化钛、二氧化硅、磷灰石或纳米马达。

所述纳米马达包括多孔材料形成的外壳、光催化剂形成的内核以及外壳与内核之间的纳米空腔。

所述多孔材料的材料种类不限，只要所述多孔材料具有多个孔即可。所述多孔材料可为多孔二氧化硅、玻璃多孔材料、铝磷酸盐多孔材料等。

所述多孔材料设置有多个孔，所述孔的孔径小于所述光催化剂的粒径。所述孔作为所述多孔材料的纳米空腔与外界连接的通道。优选地，所述孔的孔径大于0且小于10nm。