[发明专利]高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料、复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料，其特征在于，所述高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料包括MXene纳米片、纳米零价铁和作为骨架的菌丝纳米纤维；所述MXene纳米片和菌丝纳米纤维负载纳米零价铁，所述纳米零价铁嫁接于MXene纳米片层间和菌丝纳米纤维表面；所述菌丝纳米纤维包裹所述负载有纳米零价铁的MXene纳米片；所述菌丝纳米纤维之间相互缠绕链接成网状插层结构,所述的高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料的制备方法包括如下步骤：

S1前驱体合成与预处理：培养真菌菌丝，获得菌丝球，将菌丝球破碎灭活洗涤后，加入亚铁溶液，调节溶液pH值不高于7，超声分散得到铁基菌丝纳米纤维悬浮液Q1；使用盐酸、氟化锂蚀刻碳铝钛，超声分散，高速离心分离纯化至上清液pH值大于6，向得到的悬浮液中加入亚铁溶液，调节溶液pH值不高于7，超声分散得到铁基碳化钛纳米片分散液Q2；

S2纳米纤维自聚合组装：按比例混合铁基菌丝纳米纤维悬浮液Q1与铁基碳化钛纳米片分散液Q2，在5-80℃水浴条件下低速回流搅拌自聚合形成铁基聚合态纳米纤维悬浮液Q3；

S3均相沉积制膜:向Q3溶液中逐滴加入还原剂，边加边搅拌，均相沉积形成包含有纳米铁插层碳化钛包覆菌丝结构的悬混液Q4，将悬混液Q4洗涤抽滤干燥得高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料。

2.根据权利要求1所述的高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料，其特征在于，所述MXene纳米片由盐酸、氟化锂蚀刻碳铝钛所得；所述MXene纳米片负载的纳米零价铁由还原剂还原MXene纳米片表面分散的亚铁离子所得，所述菌丝纳米纤维负载的纳米零价铁由还原剂还原菌丝纳米纤维表面分散的亚铁离子所得；所述菌丝纳米纤维由真菌菌丝破碎灭活洗涤、超声分散后所得。

3.根据权利要求1所述的高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料，其特征在于，所述MXene纳米片、纳米零价铁和菌丝纳米纤维的质量百分比为：10％-60％：10％-60％：10％-80％。

4.根据权利要求1所述的高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料，其特征在于，步骤S1中，所述铁基菌丝纳米纤维悬浮液Q1浓度为5-30g/L；所述铁基碳化钛纳米片分散液Q2浓度为的5-30g/L时；步骤S2中Q1与Q2按1：0.5-3比例混合；

和/或，步骤S1中，所述纯化方式为用去离子水洗涤并以3500rpm离心，直到上清液pH6.0停止纯化。

5.根据权利要求1所述的高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料，其特征在于，所述亚铁溶液为硫酸亚铁、氯化亚铁和硝酸亚铁中的一种或多种，所述亚铁溶液pH值不高于6；

和/或，步骤S3中，所述还原剂的还原性高于亚铁离子，所述还原剂为硼氢化钠、氯化亚锡、硼氢化钾和硫代硫酸钠中的一种或多种；

和/或，步骤S3中，所述搅拌条件为：搅拌温度为5-80℃，搅拌速率不高于10mL/min。

6.根据权利要求1所述的高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料，其特征在于，所述菌丝球通过培养包括黑曲霉、白腐菌在内的丝状真菌获得。

7.一种高透水性菌丝纤维碳化钛复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1-6任一项所述高透水性菌丝纤维碳化钛复合材料制备得到的含有纳米铁插层碳化钛包覆菌丝结构的悬混液Q4用纤维膜骨架抽滤洗涤得高透水性菌丝纤维碳化钛复合膜。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纤维膜骨架为聚四氟乙烯膜。

9.一种高透水性菌丝纤维碳化钛复合膜，其特征在于，由权利要求7-8任一项所述制备方法制备得到。