[发明专利]一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜及其制备和应用，复合膜为碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜，具有纳米级的连通孔隙结构。制备：室温下，将碳纳米管分散液和水溶性聚合物稀溶液依次混入凹凸棒土胶体中，均匀混合后，通过减压蒸馏将混合液浓缩，制得混合浆料；将上述混合浆料抽滤成膜，并经真空干燥，制得具有柔韧性的碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜；将复合膜在氮气氛围中进行煅烧，得具有自支撑性的碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜。本发明制备的碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜具有纳米级的连通孔隙，表现出良好的力学性能、热稳定性和化学稳定性，其工艺操作简单，成本低，制备周期短，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米纤维复合膜材料及其制备和应用领域，特别涉及一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜及其制备和应用。

背景技术

随着纳米技术的迅猛发展，纳米纤维膜作为一种性能良好的新型膜材料已成为研究热点。其中，无机纳米纤维膜因其具有良好的热稳定性、化学稳定性、抗污染性、机械强度以及使用寿命长、易清洗等优点，使得其在环境、食品、生物医学等领域中有着巨大的应用潜力(CN103451851A，CN101603245)。然而，大多数无机纳米纤维膜质地脆，在一定的外界驱动力作用下易断裂，严重制约了其在实际生产生活中的应用。此外，当前制备无机纳米纤维膜的技术主要以静电纺丝和煅烧相结合，其存在着生产周期长，能源消耗大，二次污染严重，成本高，产量低等诸多问题(Yuan J,Laubernds K,Villegas J,et al.AdvancedMaterials,2004,16(19):1729-1732；Mao X,Si Y,Chen Y,et al.RSC Advances,2012,2(32):12216-12223；Xia Y,Yang P,Sun Y,et al.Advanced materials,2003,15(5):353-389)。东华大学曾公开了一种环保低成本的无机纳米纤维膜，其以天然粘土纤维为原料制备出了一种凹凸棒土纳米纤维膜(CN105126641A)。这种膜材料表现出良好的柔性，但力学强度较低。在其另一篇专利中，东华大学采用煅烧工艺制备了一种具有自支撑性的凹凸棒土纳米纤维膜，但仍存在一定程度的脆性缺陷(CN106390773A)。

碳纳米管，一种新型的一维纳米材料，因其具有优异的力学性能、电学性能、韧性和热学性能，被广泛应用在复合材料增强剂、超导材料、催化剂载体等领域(Shameli A,Ameri E.Chemical Engineering Journal,2017,309:381-396；Majumder M,Chopra N,Hinds B J.ACS nano,2011,5(5):3867-3877)。其中，在纳米材料中掺入适量碳纳米管，可以明显降低材料的脆性缺陷，继而改善材料的力学性能(CN104494246A，CN103396568A)。当前，将碳纳米管应用于无机纳米纤维膜，特别是凹凸棒土纳米纤维膜的研究却少有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜的制备方法，本发明制备的碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜具有纳米级的连通孔隙，表现出良好的力学性能、热稳定性和化学稳定性。其工艺操作简单，成本低，制备周期短，在分离、催化等领域中具有广阔的应用前景。

本发明的一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜，所述复合膜为碳纳米管/凹凸棒土纳米

纤维复合膜，具有纳米级的连通孔隙结构，孔尺寸为10～15nm。

本发明的一种碳纳米管/凹凸棒土纳米纤维复合膜的制备方法，包括：

(1)室温下将凹凸棒土分散于水溶液中，超声分散6～12h，富集上层胶体，得到凹凸棒土胶体；