[发明专利]一种MOF@活性炭纤维复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于复合材料制备技术领域，公开了一种MOF@活性炭纤维复合材料及其制备方法与应用。制备方法为：将经过氧化处理的活性炭纤维用纳米锆溶胶抽滤，得Zr‑Sol/ACF；浸入恒温加热的金属簇溶液中处理，洗净后再浸入恒温加热的配体溶液中处理，取出清洗；重复3‑30次，将得到的产物依次用有机溶剂和乙醇进行清洗，烘干，制得MOF@活性炭纤维复合材料。该复合材料对CEES具有高降解性能，能利用活性炭纤维和MOF的“吸附‑降解”协同作用，延长防护时间，可以通过改变负载金属离子的种类和负载量，提高其对不同化学武器适用的广谱性，可应用于化学战剂防护用品的制备。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种MOF@活性炭纤维复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

自第一次世界大战以来，化学战剂因具有毒性强、作用速度快、杀伤范围广、毒性持久等特点，被作为一种大规模杀伤性武器而广泛使用。目前，神经性毒剂和糜烂性毒剂是海外军队装备的主体，其中芥子气作为一种典型的糜烂性毒剂，在近年来的化学武器战争中屡次出现。芥子气可导致人体皮肤发生不可逆的糜烂，并可通过呼吸道系统扩散至全身，在短时间内致使全身器官衰竭，且至今仍未发现有任何特效抗毒药物。因此，对芥子气等化学战剂进行有效防护，仍是当前个体防护研究中的重点和难点。

目前，常见的防护服主要有两类，第一类是隔绝式防护服，一般由弹性丁基橡胶制成，这类防护服能够有效地阻止化学战剂(Chemical WarfareAgents，简称CWAs)穿透，但是较为笨重、舒适性一般，不利于长时间作业；另一类是透气式化学防护服，这类化学防护服主要利用吸附剂对外界的有毒气体进行吸附以达到防护效果。但是，这类防护服本身不具备解毒效果，达到吸附饱和后会造成防护失效，并且在使用后必须进行处理才可以进行二次使用，处置不当容易造成二次污染。为此，研究人员将重点转向开发能够对CWAs实现快速降解的材料或是能够实现自清洁的材料。

新一代的解毒材料主要有酶、金属氧化物、多金属氧酸盐、金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks，简称MOF)等。金属氧酸盐和金属氧化物虽然性能较好，但是在空气中性质不够稳定，无法作为防护材料长久使用。用酶来进行降解虽然有较好的效果，但是使用条件较为苛刻，不宜负载到纺织品上。MOF是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料，由于其具有比表面积较高、活性位点数量丰富、对CWAs降解性能出色、稳定性较好等优点，在这一领域得到了广泛的关注。但是，由于MOF是粉末状材料，在使用过程中存在易团聚、回收困难的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种MOF@活性炭纤维复合材料及其制备方法与应用，采用该制备方法制得的MOF@活性炭纤维复合材料能与芥子气模拟剂2-氯乙基乙基硫醚(CEES)形成较强的络合力，因而对CEES具有高降解性能，并且能利用活性炭纤维(Activated carbon fiber，简称ACF)和MOF的“吸附-降解”协同作用，延长防护时间。

本发明采用的技术方案如下：

一种MOF@活性炭纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.将活性炭纤维浸渍在氧化剂溶液中进行氧化处理，过滤、清洗、干燥后，用纳米锆溶胶抽滤，然后干燥，得Zr-Sol/ACF；

S2.将Zr-Sol/ACF浸入pH为3-7且恒温加热的金属簇溶液中一段时间，取出用有机溶剂清洗后，浸入恒温加热的配体溶液中一段时间，取出后用有机溶剂清洗；所述金属簇溶液的浓度为0.01-10mol/L；所述恒温加热的配体溶液的温度与所述恒温加热的金属簇溶液的温度相同；

S3.重复步骤S23-30次，然后将得到的产物依次用有机溶剂和乙醇进行清洗，烘干，得MOF@活性炭纤维复合材料。