[发明专利]一种催化降解神经性化学战剂的石墨烯复合纤维无纺织物的制备及应用

说明书

一种催化降解神经性化学战剂的石墨烯复合纤维无纺织物的制备及应用，属于防化领域。以石墨烯纤维为载体，在纤维表面溶剂热合成金属有机框架(MOFs)纳米颗粒，其中石墨烯纤维直径为20～100μm，MOFs催化剂为UiO‑66‑NH₂，颗粒尺寸为50～400nm，复合纤维无纺织物为石墨烯@UiO‑66‑NH₂，厚度为50～300μm。通过湿法纺丝及后续的真空抽滤所制备，具有高效的光热转化效应。在模拟太阳光下，石墨烯@UiO‑66‑NH₂对神经毒剂梭曼的最佳模拟物甲基对氧磷的催化降解半衰期为1.6min，并能在20min之内几乎完全降解，体现出优异的快速催化降解神经性化学战剂的能力。

技术领域：

本发明涉及一种超快速催化降解神经性化学战剂的具有光热增强效应的石墨烯复合纤维无纺织物的制备方法及应用，属于防化领域。

背景技术：

含有磷酸酯键的高毒性神经类化学战剂(Chemical Warfare Agents，CWAs)，如塔崩(GA)，沙林(GB)，梭曼(GD)及维埃克斯(VX)，其特点在于毒性强、作用快，可通过接触或呼吸对人体产生毒害作用。尽管国际上已禁止使用化学武器，但仍有大量化学武器被制备，成为全球的威胁。目前，使用活性炭作为材料吸附化学战剂的中间层或涂层是主要的防护策略。例如，中国专利文献CN107584824A公开了一种多功能透气式防毒服及其制备方法，可有效吸附CWAs分子，但无法起到消解化学战剂的作用，可能产生二次污染的威胁。因此，需要研究能消解神经毒剂的复合材料，以达到化学防护作用。因此，设计并开发具有吸附和催化降解神经毒剂的新型化学防护材料迫在眉睫。

CN101622195A公开了一种金属氧化物纤维和纳米纤维、其制备方法和其用途，应用于化学战剂和其他有毒化学物质的吸收和分解。相比于活性炭，金属氧化物纤维的比表面积更大，能够起到一定的化学防护作用，但对CWAs的消解作用较为缓慢，与本发明存在明显不同。

CN108559100A公开了一种金属离子引导羧酸配体官能化多酸化合物及其制备方法与催化降解神经性化学战剂的应用，所制多酸杂化化合物粉末可实现对氰基磷酸二乙酯的催化水解，但仍未达到较为理想的催化降解速率，且粉末催化剂在实际应用中非常受限，与本发明存在明显不同。

CN109261212A公开了一种多铌氧簇-双金属氢氧化物复合物、制备及其非均相催化降解化学战剂类似物的方法，其层状镁铝双金属氢氧化物、层架多铌氧簇阴离子和层间水分子可实现对神经毒剂沙林的最佳模拟物氯代磷酸乙酯的催化水解作用，但其较低的比表面积、吸附容量以及较少的活性位点，限制了其在化学防护材料中的应用，与本发明存在明显不同。

金属有机框架(MOFs)作为一种结晶多孔材料，在催化降解化学战剂领域引起了极大关注。CN108310982A公开了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，自支撑的MOFs纤维膜结构在一定程度上可降低MOFs纳米颗粒的团聚现象，并表现出一定的催化降解性能，UiO-66-NH₂纤维膜催化降解神经毒剂梭曼的最佳模拟物二甲草醚的半衰期为2.4min，但其纤维膜制备方法相对复杂，使其在实际应用中受到限制，与本发明存在明显不同。

CN109603910A公开了一种光热增强降解化学战剂模拟物的纳米核壳复合物及其复合纤维膜的制备方法与应用，在近红外激光作用下，提升了多巴胺@UiO-66-NH₂复合纤维膜对二甲草醚的催化降解，最快降解半衰期为1.8min，但其多巴胺@UiO-66-NH₂复合纤维织物内部的MOFs催化活性位点不能得到充分利用，与本发明存在明显不同。综上所述，开发高效且活性位点利用率高的消解化学战剂的防护材料仍然是一项重要挑战。