[发明专利]一种电化学强化下产生羟基自由基的多孔碳-碳纳米管中空纤维膜的制备方法

摘要

本发明属于纳米材料组装技术领域，涉及一种电化学强化作用下可产生羟基自由基的多孔碳‑碳纳米管中空纤维膜的制备方法。其特征在于，涉及的制备方法是通过以下步骤来实现的：第一步，制备多孔碳的前驱体Zif‑8；第二步，制备多孔碳；第三步，将碳纳米管在浓酸溶液中酸化，引入亲水性基团；第四步，形成混合均匀的纺丝液；第五步，湿法纺丝形成中空纤维膜。第六步和第七步分别为去除有机溶剂和PVB，形成目标材料。其优点在于：制备工艺简单，无需昂贵的设备，方法灵活可控。在电辅助下通过O2的还原产生H2O2，随后，H2O2与Fe2+的偶联产生·OH自由基。·OH自由基用于降解污染物，Fe3+通过电辅助还原为Fe2+。因此，Fe2+/Fe3+实现了有效的循环。

主权项

1.一种在电化学强化作用下可产生羟基自由基的多孔碳‑碳纳米管中空纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)Zif‑8制备：将硝酸锌的甲醇溶液与2‑甲基咪唑和三乙胺的甲醇溶液混合后，超声30分钟以上再静置4小时以上，之后进行固液分离，所得固体为Zif‑8；所述硝酸锌的甲醇溶液中硝酸锌与甲醇的比例关系为7.435g：500ml；所述2‑甲基咪唑和三乙胺的甲醇溶液中2‑甲基咪唑、三乙胺与甲醇的比例关系为2.052g：3.2675g：500ml；硝酸锌的甲醇溶液与2‑甲基咪唑和三乙胺的甲醇溶液的体积比为1:1；(2)多孔碳制备：将步骤(1)得到的Zif‑8置于H₂和N₂混合气中，在800‑1200℃煅烧2小时以上，再冷却至室温；(3)碳纳米管酸化：将碳纳米管浸没在浓硝酸和浓硫酸的混合酸液中，在40～80℃下保温2～6小时，之后水洗至中性，再进行固液分离，所得固体为酸化的碳纳米管；(4)制备纺丝溶液：将步骤(2)所得的多孔碳，步骤(3)所得的酸化的碳纳米管，与有机溶剂和PVB混合成均匀的纺丝溶液；所述多孔碳、酸化的碳纳米管、PVB的质量比为1:1:1‑4:1:1；(5)湿法纺丝：将步骤(4)中得到的纺丝溶液，与同轴纺丝芯层纺丝液以1:1‑2:1的流速经同轴纺丝喷头，注入到凝固浴中，进行湿法纺丝，得到中空纤维膜材料；所述同轴纺丝芯层纺丝液为水，凝固浴为水；(6)去除有机溶剂：将步骤(5)得到的中空纤维膜材料于水中浸泡10‑14小时，再将中空纤维膜材料自然晾干；(7)无氧煅烧：无氧条件下，将步骤(6)得到的中空纤维膜材料于500‑700℃中煅烧0.5‑4小时，之后冷却至室温，得到多孔碳‑碳纳米管中空纤维膜。