[发明专利]一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于空气净化材料的技术领域，公开了一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用。方法：(1)将MXene纳米片、溶剂以及聚合物混合均匀，聚合物完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；(2)将聚合物溶解于溶剂中，得到聚合物纺丝液，该纺丝液作为芯层纺丝液；(3)将步骤(1)的壳层纺丝液和步骤(2)的芯层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到功能化纳米纤维过滤材料。本发明的功能化纳米纤维过滤材料对小颗粒污染物有非常好的分离效果，能够催化氧化空气中甲醛等有机污染物，同时抑制细菌的滋生。

技术领域

本发明属于空气净化材料技术领域，具体涉及一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用。

背景技术

空气中的PM2.5严重影响着人们的生活，对人们的身体健康造成很大的威胁。PM2.5的组成复杂，粒径分布广泛，小于2μm的细颗粒物可以深入到人体的细支气管和肺泡，直接对人体肺功能产生影响。目前，我们对PM2.5的防治大多集中在室外个体防护方面，对室内空气的净化关注较少。然而，随着人们居住条件的提高，家庭装修普遍化，且为了节约能源，室内通常处于密闭状态，从而导致室内污染物浓度过高，另外，人们每天有超过80％的时间在室内度过，所以室内空气质量对我们的健康的影响尤为显著。

市场化的室内空气净化技术主要包括过滤法、吸附法、光催化法、负离子法和植物吸收法。过滤法是最直接有效的过滤空气中PM2.5的方法，但普通的空气过滤材料效率低、阻力高，不能满足人们对空气品质的要求，迫切需要开发一种高效低阻过滤颗粒物并可以去除空气中甲醛等空气污染物的功能性空气过滤材料。

静电纺丝纳米纤维过滤材料，由于其稀疏多孔的结构和相对较高的比表面积，在众多过滤材料中性能最为优越。但由于其一般由高聚物纺制而成，大多只能对空气中的悬浮颗粒进行拦截和静电吸附，不能除去空气中的细菌，病毒和有机污染物。近年来，很多专家学者通过用静电纺纳米纤维与功能化材料复合的方法制备出了各种复合功能化静电纺纳米纤维膜。

中国专利申请CN 103446803 A公开了一种抗菌空气过滤毡及其制备方法和应用。该发明是以静电纺高分子纳米纤维毡作为载体材料，通过静电喷涂的方式负载有一定浓度的纳米抗菌剂，纳米抗菌剂选自纳米银抗菌剂，制备时先配制纳米银抗菌剂悬浮液和高分子纺丝液，然后采用静电纺丝制备纳米纤维毡同步静电喷涂负载纳米抗菌剂，最后真空干燥。该技术的不足之处在于：其中的纳米抗菌剂选自纳米银抗菌剂，虽可以起到杀菌的作用，但其中的重金属银会对人体造成不可避免的伤害。

专利CN 104785018A公开了一种PVDF纳米纤维功能化空气过滤材料及其制备方法。该过滤材料包括一层聚丙烯微米纤维层和一层PVDF纳米纤维层，所述PVDF纳米纤维由纺丝溶液制成。该专利将聚丙烯微米纤维层作为基材，将PVDF树脂、混合溶剂和四丁基高氯酸铰搅拌混合，将基材通过高温压光辊热压，然后送入静电纺丝装置中喷涂。该技术的不足之处在于：这种过滤材料仅包含PVDF和聚丙烯两种材料，并没有特殊的杀菌及吸附油性颗粒的作用，而且制作工艺复杂，成本较高。

专利CN104815483A公开了一种复合抗菌空气过滤材料，它包括依次粘结的驻极织物层、静电纺纤维膜层和基材无纺布层，其中，静电纺纤维膜层和基材无纺布层的表面负载有壳聚糖和纳米TiO₂光触媒。该方法虽然可以起到抗菌、消毒和除异味的功能，但制作工艺过于繁琐，喷涂层容易脱落。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法。本发明的功能化纳米纤维过滤材料能够高效的去除甲醛等有机污染物，高效分离小颗粒污染物，同时具有良好的抑制细菌滋生的作用过滤材料结构稳定。

本发明的另一目的在于提供上述功能化纳米纤维过滤材料的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，包括如下步骤：