[发明专利]一种ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物及其制备方法

说明书

本发明涉及阻燃抑烟技术领域，具体涉及一种ZIFs负载β‑FeOOH纳米棒杂化物，所述杂化物是ZIFs通过静电作用生长在β‑FeOOH纳米棒的表面。本发明还涉及一种上述杂化物的制备方法，所得杂化物解决了ZIFs材料易团聚、分散性差的缺点，把该杂化物加入到聚合物中分散性好，形成的复合材料在燃烧过程中β‑FeOOH和ZIFs均能起到一定的吸附作用，减少复合材料燃烧过程中烟气的释放；同时β‑FeOOH纳米棒可以催化交联成炭，起到一定的阻隔作用；此外，ZIFs分解产生的金属氧化物会覆盖在聚合物材料的表面，还能促进形成更加致密的炭层，阻碍复合材料的热分解和可燃性气体的释放，进一步提高了阻燃效果。

技术领域

本发明涉及阻燃抑烟技术领域，具体涉及一种ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物及其制备方法。

背景技术

21世纪以来，随着国民经济的飞速发展，有机聚合物材料在人们日常生活中以及国民经济建设中等各个领域都有广泛的应用，有机聚合物材料给人类的生活和社会的发展都带来了巨大的便利。然而，绝大多数的有机聚合物材料都容易被点燃且快速燃烧，并产生大量的燃烧热量和有毒有害的烟气，这样无疑给人类生活也带来了巨大的威胁，因此提高有机聚合物材料的阻燃和抑烟性能越来越受到研究者的重视。

羟基氧化铁(FeOOH)是一种铁的氧化物，其中β-FeOOH是一种四方晶系的羟基氧化铁。β-FeOOH由于合成容易，生产成本低，在颜料、催化剂、环境污染治理、生物医学、气体传感器等各种领域已经得到了广泛的应用，并经研究发现，其有一定的抑烟效果。

类沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)通常是由二价锌、钴等金属盐与咪唑或其衍生物配体在有机溶剂中反应生成的一种具有类沸石骨架结构的MOFs材料。ZIFs材料具有高热稳定性和化学稳定性，结构和功能具有可调性，目前已广泛应用于气体吸附分离、离子交换、化工催化过程以及气体储存等领域。ZIFs中存在的相邻的路易斯酸(Zn²⁺、Co²⁺离子等)和路易斯碱(咪唑中的N)位点确保其具有有效的催化活性；同时ZIFs在燃烧过程中可以生成ZnO、Co₃O₄等金属氧化物催化形成更多且致密的炭层，以有效地防止基体的进一步降解。但由于ZIFs颗粒中存在较强的氢键、范德华力、π-π堆积等力的共同作用，因此易于发生团聚，从而影响了其作为纳米材料的小尺寸效应，也降低在聚合物基体中的分散性，并影响复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的首要目的是提供有一种ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物，该杂化物能有效地减少ZIFs的团聚，改善ZIFs在聚合物中的分散性，添加到聚合物材料中，能有效提高聚合物的阻燃、抑烟性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物，所述杂化物是ZIFs通过静电作用生长在β-FeOOH纳米棒的表面。

本发明的另一目的是提供一种如上所述的ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物的制备方法，原料易得，方法简单；水作溶剂，绿色环保。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种如上所述ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物的制备方法，包括如下步骤：

a)配制β-FeOOH水溶液及钴盐或锌盐水溶液，将二者混合均匀后，用氢氧化钠溶液调节pH值至8.5；

b)将2-甲基咪唑水溶液调节pH值至10.0～11.0后，加入到步骤a)所得混合溶液中，通过共沉淀法反应后产生沉淀，经离心、过滤、洗涤、干燥即得ZIFs负载β-FeOOH纳米棒杂化物。