[发明专利]一种γ-环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明提供了一种γ‑环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料及其制备方法，该制备方法包括：将纤维素纤维置于氢氧化钾溶液中，使纤维素纤维表面的羟基与钾离子鳌合，加入γ‑环糊精得到混合液；再使甲醇通过蒸汽扩散进入混合液而制得。上述方法制得的γ‑环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料不仅具有柔性材料纤维素的环境友好、可降解、可回收等特点，还具有金属有机框架材料高表面积以及较强的吸附能力。该复合材料中的MOFs与纤维具有良好的结合强度，不易脱落，制备工艺简单，稳定性较好。本发明还公开了上述γ‑环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料在香料包载与缓释的应用。

技术领域

本发明属于高分子复合材料制备领域，具体涉及一种γ-环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料的制备方法及其产品和应用。

技术背景

纤维素是地球上来源最广泛的天然高分子，存在于绿色植物如棉花、麻、秸秆等植物中，具有产量大，可再生无污染等优越性能，其化学结构是由D-吡喃型葡萄糖单元(AUG)以β-1,4苷键连接形成的线性高分子。纤维素AUG单元上包括一个伯羟基和两个仲羟基，丰富的羟基结构使其能通过氧化、酯化、醚化、交联等化学反应得到丰富的纤维素衍生物，在人们生活和工业中具有广泛的应用。由于化学修饰操作复杂，可能破坏纤维素的纤维结构，因此寻求更有效的纤维素功能化手段成为目前的关注重点。

金属有机框架材料MOFs(Metal organic frameworks)是一类由有机配体与金属离子通过自组装形成的具有重复网络结构，较大比表面积以及可控孔径的杂化材料。由于其兼具了有机高分子和无机化合物两者的优点，MOFs在气体储存与分离、生物医药、多相催化等领域均有广泛的应用。组成MOFs的配体种类主要包括有机羧酸类、含氮杂环类以及混合配体类。近来以环糊精为有机配体的MOFs材料由于配体材料绿色无毒的性质而受到人们广泛关注。

为了扩宽MOFs应用领域，人们设计了新型MOFs，对其进行后修饰或将其制成不同结构。选择合适的基底并在上面沉积或者原位生长MOFs也是实现其充分利用并拓展应用领域的有效途径。无机基底如二氧化钛、二氧化硅、多孔氧化铝等具有对有机溶剂不敏感、良好的热稳定性和选择性等优点，但是其柔韧性和透气性较差。而有机基底克服这些缺点，如纤维基底中的丝绸，棉花，纸浆等成为更理想的选择。金属有机框架与高分子纤维素框架的结合，使粉末状的MOFs材料在气体吸附储存，膜分离，催化，有害气体吸附等领域有更好的应用前景。

但是现有的金属有机框架@纤维素复合材料制备存在MOFs晶体分布不均匀，晶体与纤维结合不稳定，且制备过程引入了重金属离子或有一定毒性的有机配体，反应温度较高等缺点，如公开号为CN108816064A的专利申请文献公开了一种MOFs@纤维素新型复合材料，其由纤维素、金属盐以及羧酸类有机配体为原料制得，其会引入含苯的羧酸类有机配体，限制了金属有机框架@纤维复合材料在医疗保健、日化等领域的应用。

因此，寻求一种具有良好生物相容性、安全环保、结合稳定的金属有机框架@纤维素纤维复合材料成为目前关注的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种γ-环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料的制备方法，其制得的复合材料结合稳定、安全无毒、比表面积高。

本发明的目的还在于提供了上述制备方法制得的γ-环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料及其应用。

本发明的技术方案如下：

一种γ-环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料的制备方法，包括：将纤维素纤维置于氢氧化钾溶液中，使纤维素纤维表面的羟基与钾离子鳌合，加入γ-环糊精得到混合液；再使甲醇通过蒸汽扩散进入混合液，γ-环糊精金属有机框架晶体不断在纤维素纤维表面形成，即得γ-环糊精金属有机框架@纤维素纤维复合材料。