[发明专利]一种化学战剂自消毒金属-有机骨架纤维滤膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种化学战剂自消毒金属‑有机骨架纤维滤膜及其制备方法。本发明的制备方法包括步骤：利用静电纺丝煅烧制备氧化锆纤维膜、将其与相应的有机配体和活化酸溶液混合水热反应可得。本发明所制备的MOFs纤维滤膜无需额外支撑材料，保持了MOFs自身超大的比表面积、卓越的吸附容量和催化性质，其微纳尺度多级结构利于反应物的传输及催化位点的暴露，避免了催化剂的团聚，从而表现出卓越的自消毒性能，对化学战剂模拟物降解转化率高、半衰期短、循环使用稳定性好，其薄膜形态利于在实际过滤防护装置中直接应用。

技术领域

本发明涉及一种化学战剂自消毒金属-有机骨架纤维滤膜及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

化学战剂(Chemical Warfare Agents)，如沙林(sarin)、索曼(soman)等，极具高毒性，无论其是偶然或故意发出，都会对人类和环境构成严重威胁。现在用于去除常规化学战剂的过滤膜或者过滤装置主要依靠活性碳和其浸渍的形式，但是它们存在有二次污染的问题，长期过滤处理容量较低，需要额外的最终处理。因此，发展新型的自解毒过滤器是极其必要的，可以建立更有效的保护从而对抗致命的化学战剂的危害。

目前，国内研究主要集中在能够催化降解化学战剂的催化剂材料领域。例如：中国专利文献CN 107626201 A公开了一种常温常压下催化化学战剂模拟物降解的方法，该方法为(1)水合六铌酸盐和有机铵通过阴离子交换方法得到两亲性六铌酸盐催化剂；(2)水合钒帽型多铌钒氧簇和有机胺通过阴离子交换方法得到两亲性铌钒氧簇催化剂；(3)两亲性六铌氧簇和两亲性铌钒氧簇在水和甲苯溶剂中可以形成乳液，此乳液体系可催化降解芥子气模拟物2-氯乙基乙基硫醚(简称为CEES)，以及神经毒剂模拟物(简称为DECP)。该发明中的催化剂可通过离心破乳回收再重复利用，但粉末催化剂在试剂应用中存在形态的限制以及易团聚的问题。

近些年来，金属-有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)被逐渐应用到降解化学战剂中。中国专利文献CN 107362832 A公开了一种基于金属-有机骨架化合物和纳米二氧化钛的芥子气降解材料及其制备方法。该材料是以表面被有机配体修饰的纳米二氧化钛为载体，交替浸渍于用于合成金属-有机骨架化合物的有机配体和含金属离子的两种溶液中而得。该降解剂对HD具有很好的催化降解性能，但是粉末催化剂在催化过程中的团聚会影响后续催化的效果。目前，金属-有机骨架材料多为粉体材料，由于粉体材料具有的形貌局限性，仅依靠自身无法制作成便于使用的宏观形态，在实际应用中限制了其的使用；而基底材料与其形成的复合材料，虽然可以从宏观上解决形貌问题，但是金属-有机骨架的添加量受到一定程度的限制，因此开发自支撑柔性的用于化学战剂自消毒金属-有机骨架纤维膜材料是十分必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种化学战剂自消毒金属-有机骨架纤维滤膜及其制备方法，本发明的方法可以制备仅含有MOFs的纤维滤膜，具有可以实际应用的形貌，次级结构的存在避免了催化剂的团聚，具有极高的比表面积，本发明制备得到的金属-有机骨架纤维滤膜对化学战剂模拟物具有优异的降解去除性能。

本发明的技术方案如下：

一种化学战剂自消毒金属-有机骨架(MOFs)纤维滤膜，所述纤维滤膜为ZrO₂和有机配体的复合物，其微观形貌为：针状纳米片或球形纳米颗粒组成的纤维构成纤维滤膜，所述纤维的直径为0.5-2μm。

根据本发明优选的，所述自消毒金属-有机骨架(MOFs)纤维滤膜为UiO-66纤维滤膜、UiO-67纤维滤膜或UiO-66-NH₂纤维滤膜；所述自消毒金属-有机骨架(MOFs)纤维滤膜的比表面积为1200-2000m²g^-1。

上述化学战剂自消毒金属-有机骨架(MOFs)纤维滤膜的制备方法，包括步骤：