[发明专利]一种废弃蚕丝基柔性碳纳米纤维膜及其制备方法

权利要求书

1.一种废弃蚕丝基柔性碳纳米纤维膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）废弃蚕丝前处理：

废弃蚕丝进行脱胶-精炼，去除丝胶、染化料等杂质得到丝素蛋白；

将丝素蛋白与溶剂混合溶解，得到丝素溶解液，透析离心后得到纯净丝素；

透析离心后的纯净丝素溶液经冷冻干燥得到干燥丝素；

（2）将步骤（1）中的干燥丝素和过渡金属盐溶于甲酸中，充分搅拌后得到纺丝溶液；

其中，过渡金属盐与干燥丝素的重量比为0.1-1 : 1；

（3）将步骤（2）中的纺丝溶液通过静电纺丝或离心纺丝得到丝素纳米纤维膜；

（4）将步骤（3）中的丝素纳米纤维膜首先在空气条件下220-300 ℃预氧化，得到预氧化丝素纳米纤维膜，然后在惰性气体保护下进行碳化，得到废弃蚕丝基柔性碳纳米纤维膜。

2. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中的过渡金属盐选自硝酸锌（Zn(NO₃)₂）、硝酸钴（Co(NO₃)₂）、醋酸锌（(CH₃COO)₂Zn）、醋酸铜（Cu(CH₃COO)₂）、硫酸镍（NiSO₄）或氯化铁（FeCl₃）中的一种或多种混合物。

3. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，过渡金属盐与干燥丝素的重量比为0.5-0.75 : 1，干燥丝素与甲酸的重量比为0.08-0.15 : 1，搅拌温度为50-80 ℃，搅拌时间为24-48 h。

4. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的预氧化温度为250-280 ℃，升温速率为2±0.5 ℃/min，预氧化时间为1.5-2.5 h。

5. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的碳化温度为700-1000℃，升温速率为5±1 ℃/min，碳化时间为2-6 h。

6. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的废弃蚕丝为废弃蚕茧，废弃蚕蛹蛋白，废弃蚕丝纤维、纱线、织物，以及废弃丝巾、蚕丝被等商品化丝织品中的一种或多种混合物。

7. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中采用静电纺丝时，纺丝电压为12-18 kV，流速为0.5-1 mL/h，喷丝头与接收板的距离为10-20 cm。

8. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中采用离心纺丝时，纺丝转速为6000-8000 rpm，喷丝孔孔径为0.4-0.6 mm，喷丝孔与收集棒的距离为6-12 cm。

9. 根据权利要求 1 所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中废弃蚕丝前处理的步骤如下：

Ⅰ、将废弃蚕丝在碳酸钠/碳酸氢钠/肥皂的混合溶液中进行脱胶-精炼，去除丝胶、染化料等杂质，得到丝素蛋白；

Ⅱ、将丝素蛋白溶于无水氯化钙和甲酸的混合溶液中，室温下搅拌均匀，得到丝素溶解液；

Ⅲ、将丝素溶解液倒入透析袋中，用去离子水透析3天，经离心除去氯化钙和甲酸，得到纯净丝素；

Ⅳ、将透析后的纯净丝素溶液置于低温环境下冷冻，再进行冷冻干燥，得到干燥丝素。

10.一种以废弃蚕丝为原料的柔性碳纳米纤维膜，该材料由权利要求1所述的制备方法制得。