[发明专利]一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法

权利要求书

1.一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，制备MIL-53(Fe)纳米颗粒；

步骤2，合成纤维素纳米晶；

步骤3，将聚丙烯腈和步骤2得到的纤维素纳米晶进行混合，得混合溶液；

步骤4，将步骤1所得产物加入到步骤3得到的混合溶液中，得纺丝溶液；

步骤5，将步骤4得到的纺丝溶液进行静电纺丝，得到MIL-53(Fe)/纤维素/聚丙烯腈(PAN)共混纳米纤维复合膜，将MIL-53(Fe)/纤维素/聚丙烯腈(PAN)共混纳米纤维复合膜置于35℃干燥箱干燥4～6h，即得。

2.根据权利要求1所述的一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程如下：

量取50～100mL的二甲基甲酰胺溶液为溶剂；按照FeCl₃·6H₂O、H₂BDC和DMF的摩尔比为1：1：280～500的混合物在室温下用40KHz、300W超声振荡处理10～30min，直到形成清晰的溶液；再以200～500r/min速率机械搅拌3～6h；然后，将反应物混合物转移到反应釜中，在120℃～180℃下加热12～24h，自然冷却至室温，待冷却后用11000r/min速率离心15～30min，得到沉淀物即为MIL-53(Fe)；按照浴比1：10～30，用甲醇溶液和去离子水将所得沉淀物常温浸泡15～30min，浸泡重复3次，最后在100℃～150℃条件下重新加热8～12h，冷却至室温后，得到最终的MIL-53(Fe)纳米颗粒。

3.根据权利要求2所述的一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程为：

步骤2.1，前处理棉纤维；

按照浴比1：7～10，将10～20g的棉纤维加入到70～140mL、质量分数3％的氢氧化钠溶液中，在80℃～100℃条件下缓慢搅拌6～8h，待冷却后用去离子水反复洗涤直至溶液pH值为7～8，然后将过滤后的棉纤维添加到140～200mL、质量分数0.6％的次氯酸钠溶液中，100℃～120℃处理30～60min，待冷却后用去离子水反复漂洗直至溶液pH值为7；

步骤2.2，采用硫酸法制备纤维素纳米晶；

按照体积比1：2：2～3，将质量浓度为50％～60％的硫酸、质量分数37％的盐酸和去离子进行混合配制成200mL，然后添加经步骤2.1中次氯酸钠处理好的棉纤维，按照固液比例为1：8～10g/mL，在40℃～60℃条件下处理1～3h，过滤后用离子水反复清洗直至溶液pH值呈中性，接着用无水乙醇洗涤2～3次，直至滤液为无色，最后用无水乙醇进行清洗1～2次，80℃～100℃烘干，研磨后得到纤维素纳米晶。

4.根据权利要求3所述的一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1，制备静电纺丝液；

取浓度为30～80g/L的PAN粉末和浓度为3～8g/L的PVP粉末加入到10～100ml的DMF溶液中，室温下搅拌15～24h得到淡黄色透明液体，即为聚丙烯腈的纺丝液；

步骤3.2：按照1：16的比例，将步骤2所得的纤维素纳米晶和步骤3.1所得的聚丙烯腈纺丝液进行混合，超声振荡处理10～30min，以200～500r/min速率剧烈搅拌2～4h，直到溶液充分混合，得混合溶液。

5.根据权利要求3所述的一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，其特征在于：所述步骤4的具体过程为：

在步骤3所得的混合溶液中加质量分数为5％～40％的MIL-53(Fe)颗粒，超声搅拌2～4h，得纺丝溶液。

6.根据权利要求5所述的一种制备MOF/纤维素/聚丙烯腈口罩滤芯层的方法，其特征在于：所述步骤5中纺丝过程的参数设定如下：注射器针头与接收板之间的距离为10～15cm，纺丝溶液的流速为0.1～0.5mL/h。