本發(fā)明涉及高分子纖維，特別涉及一種直接mof化高分子纖維及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、呼吸健康問題一直是全球性的焦點問題。隨著社會的不斷發(fā)展和機(jī)械化水平的不斷提升，在很多行業(yè)的施工現(xiàn)場甚至在人們的日常生活中，生產(chǎn)機(jī)器排放的廢氣大都存在著顆粒物和有毒氣體濃度高的問題。這種廢氣不僅嚴(yán)重破壞自然環(huán)境，隨著濃度的加劇，甚至?xí){到人們的生命。廢氣中包含著許多對人體有害的物質(zhì)，如pm2.5、so2、氮氧化物(nox)等等。長期在該環(huán)境下工作生活，會將大量細(xì)微顆粒物和有毒氣體持續(xù)吸入到體內(nèi)，細(xì)微的顆粒物和有毒氣體會直接進(jìn)入到人體的呼吸道和肺泡中，可引起呼吸系統(tǒng)炎癥，重癥病例可轉(zhuǎn)變?yōu)閴m肺。有毒氣體的吸入會侵蝕人體的腎臟，嚴(yán)重威脅人們的生命安全。
2、雖然目前已有噴霧降塵、除塵器除塵等顆粒物治理措施，但是仍然不能滿足工廠廢氣以及日常生活環(huán)境中細(xì)微顆粒物治理的需要，尤其是針對粒徑小于2.5μm的超細(xì)顆粒物的治理效果較差，而粒徑較小的可呼吸性顆粒物能夠進(jìn)入人體肺泡區(qū)，是造成塵肺病的主要原因，對于廢氣中有毒氣體的治理辦法更是寥寥無幾。
3、當(dāng)前，大多數(shù)細(xì)微顆粒物的過濾材料是采用聚合物作為主材料，通過靜電紡絲或熔體紡絲等技術(shù)使其成為微米尺寸甚至納米尺寸的纖維，作為防護(hù)口罩的過濾層，但由于聚合物纖維僅存在物理吸附等過濾手段，不能高效濾除pm2.5等細(xì)微顆粒物，也沒有催化降解有害氣體的能力。
4、因此，研發(fā)有效凈化廢氣中所包含的超細(xì)顆粒物和有毒氣體的防護(hù)材料，對于預(yù)防塵肺病的發(fā)生和保護(hù)生命健康具有重要意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種直接mof化高分子纖維及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明提供的纖維具有高表面活性、高電活性、優(yōu)良的力學(xué)性能、低空氣阻力、高過濾效率和高催化轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)勢。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明技術(shù)方案之一，一種直接mof化高分子纖維的制備方法，包括以下步驟：
4、將有機(jī)配體、金屬鹽、生長調(diào)節(jié)劑和有機(jī)溶劑混合均勻后，通過微波加熱反應(yīng)，得到mofs納米晶；
5、將所述mofs納米晶均勻分散在分散劑溶液中，得到mofs分散液；
6、使用所述mofs分散液在聚合物纖維制備中/后進(jìn)行修飾，得到所述直接mof化高分子纖維。
7、本發(fā)明技術(shù)方案之二，一種上述制備方法制備得到的直接mof化高分子纖維。
8、本發(fā)明技術(shù)方案之三，一種上述直接mof化高分子纖維在過濾空氣中pms或催化降解空氣中有害氣體中的應(yīng)用。
9、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：
10、本發(fā)明提供的制備方法采用微波輔助合成得到高結(jié)構(gòu)規(guī)整度的mofs納米晶(納米晶的直徑大小為300～800nm，純度為95.0～99.9％)，并實現(xiàn)了將mofs定向錨定于聚合物制成直接mof化高分子纖維，該纖維具有高表面活性、高電活性、高力學(xué)性能、低空氣阻力、高過濾效率和高催化性能等優(yōu)勢，實現(xiàn)了對空氣中細(xì)微顆粒物(如pm0.3、pm2.5)和有害氣體(如so2、氮氧化物等)的高效凈化。
11、本發(fā)明得到的直接mof化高分子纖維的孔徑為300nm～5μm，比表面積(ssa)為500～5000g/m2，斷裂強(qiáng)度為10～20mpa，介電常數(shù)為1.01～5.04，表面電位為10～20kv，在85l/min的高流速下，對pm2.5、pm0.3的過濾效率達(dá)到98％以上，對so2、no和no2的催化效率達(dá)到94％以上，最高可達(dá)到98.7％。具有高電活性、優(yōu)良的力學(xué)性能、高過濾效率和高催化性能的優(yōu)勢，可用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活所排放的廢氣中超細(xì)顆粒物的高效過濾攔截和有毒氣體的有效催化處理。
1.一種直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)配體為對苯二甲酸或2-甲基咪唑；所述金屬鹽為乙酸鋅、硝酸銀或氯化鐵；所述生長調(diào)節(jié)劑為十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纖維素或鹽酸多巴胺；所述有機(jī)配體、金屬鹽、生長調(diào)節(jié)劑的摩爾比為1～5:4～10:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷或三氯甲烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，所述微波加熱反應(yīng)的參數(shù)設(shè)置為：溫度80～180℃，功率300～1000w，時間10～120min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，所述分散劑溶液中的溶質(zhì)為十六烷基三甲基溴化銨、羧甲基纖維素或鹽酸多巴胺；所述分散液中mofs納米晶的濃度為1％～20％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，使用所述mofs分散液在聚合物纖維制備中/后進(jìn)行修飾，包括以下3種方法：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，所述聚合物為聚偏氟乙烯、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚丙烯、聚乳酸或聚對苯二甲酸乙二醇酯；所述聚合物溶液中聚合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2wt％～30wt％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直接mof化高分子纖維的制備方法，其特征在于，所述mofs分散液中mofs納米晶和所述聚合物的質(zhì)量比為1:1～1:100。
9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述制備方法制備得到的直接mof化高分子纖維。
10.一種權(quán)利要求9所述的直接mof化高分子纖維在過濾空氣中pms或催化降解空氣中有害氣體中的應(yīng)用。