[发明专利]一种柔性MOFs/氧化物半导体纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种柔性MOFs/氧化物半导体纳米纤维膜及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将金属源、高分子助剂、稳定剂和溶剂混合均匀，制得前驱体溶液；将所得的前驱体溶液通过静电纺丝，制成前驱体纳米纤维膜；将MOFs前驱体粉末均匀分散在所得的前驱体纳米纤维膜表面，然后进行热压处理，得到所述柔性MOFs/氧化物半导体纳米纤维膜。本发明的制备方法简单易行，成本低廉，安全环保，复合均匀、负载量高，产物具有良好的柔性、光催化活性高且性能稳定。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，特别涉及一种柔性MOFs/氧化物半导体纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着工业的快速发展和人口的急剧增长，环境污染和能源短缺问题日益严峻。光催化技术是一种可将太阳能转化为化学能的方法，在室温光照下可驱动有机污染物降解、水解制氢、CO₂还原等多种反应的进行，是理想的环境污染治理和清洁能源生产的绿色环保技术。金属有机框架材料(MOFs)是一种具有半导体性质的多孔晶体材料，因其具有比表面积大、孔隙率高、结构可调等优点，近年来在光催化领域引起了广泛的研究和关注。然而，目前MOFs材料多为粉末颗粒，在使用过程中存在易团聚、难分离回收、易造成二次污染等问题；此外，单一组分的MOFs材料还存在光生电子-空穴易复合的问题，导致MOFs材料光催化活性偏低。

开发负载型MOFs材料是目前解决MOFs颗粒团聚和粉体应用受限问题的主要途径。专利CN202011246690.0公开了一种负载金属有机框架的柔性材料及其制备方法和应用；专利CN202010044243.0公开了一种宏量化高效负载MOFs的柔性复合材料的制备方法，然而这些方法选用的基材多为滤纸、口罩、PP织物等非功能性基材，负载后对MOFs材料本身的催化活性没有促进作用；此外，在负载前，这些基材还需要经过氯乙酸钠碱液或三氟乙酸的浸泡或喷淋处理，工艺流程繁琐、成本高且不环保。

将MOFs材料负载在功能性基材上，不仅可解决MOFs材料应用受限的问题，而且可同步提升其催化活性。文献“Sonocrystallization of ZIF-8on electrostatic spinningTiO₂ nanofibers surface with enhanced photocatalysis property throughsynergistic effect”中报道了利用静电纺丝技术制备TiO₂纳米纤维，然后通过超声化学处理使ZIF-8前驱体溶液吸附在TiO₂纤维表面，最后再离心分散、结晶生长得到最终的复合光催化剂(参见ACS Applied MaterialsInterfaces 8(2016)20274-20282)，但该方法制备的MOFs颗粒分散性较差、负载量低，且超声处理、离心分散对TiO₂纳米纤维易造成破坏。文献“Uniform decoration of UiO-66-NH₂ nanooctahedra on TiO₂ electrospunnanofibers for enhancing photocatalytic H₂ production based on multi-stepinterfacial charge transfer”中报道了通过溶剂热法在静电纺TiO₂纳米纤维表面附着UiO-66-NH₂(参见Dalton Transactions 50(2021)6152-6160)，该方法虽然可以实现MOFs材料在功能性半导体纳米纤维表面的制备复合，但反应时间长、条件苛刻，对实验设备要求较高，同时所制备的复合纤维存在强度低、连续性差等问题。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有技术不足，提供一种柔性MOFs/氧化物半导体纳米纤维膜及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：