金屬--有機框架材料Cu--BTC的制備及其在功能滌綸纖維開發(fā)中的應用.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平的提高，功能紡織品成為紡織品的發(fā)展方向和趨勢，開發(fā)新型功能紡織品是當今紡織科技的熱門課題之一。據(jù)國內外研究發(fā)現(xiàn)，金屬有機框架材料(MOFs)具有豐富的納米孔結構和高比表面積特性，因而在吸附、分離、催化等領域具有良好的應用，將金屬有機框架材料應用于紡織品領域，在開發(fā)新型功能紡織品方面具有十分廣闊的應用前景。為此，本論文采用水熱合成法制備銅金屬有機框架材料Cu-BTC，研究了表面活性劑對Cu-BTC粒徑的影響

2、;采用水熱生長法和循環(huán)浸漬法在堿減量滌綸纖維表面原位生長Cu-BTC，制備Cu-BTC/滌綸纖維復合材料，實現(xiàn)對滌綸織物的新型功能開發(fā)。具體研究內容和結果如下:
　　第一部分:金屬有機框架材料Cu-BTC的制備、表征及性能測試。以三水硝酸銅(Cu(NO3)2·3H2O）為金屬銅源，均苯三甲酸(H3BTC)為有機配體，以表面活性劑為粒徑調控劑，采用水熱合成法制備Cu-BTC。研究表面活性劑對Cu-BTC粒徑的影響，篩選出調控粒徑效果

3、最佳的表面活性劑，應用于Cu-BTC的制備。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外光譜(FT-IR)、比表面積(BET)等測試手段表征和測試分析Cu-BTC結構和性能。結果表明:在所選表面活性劑中，非離子表面活性PVP對Cu-BTC的粒徑調控效果最佳，當水熱溶液中PVP的濃度為1.4×10-4mol/L時，Cu-BTC的平均粒徑達到最小，為2.4μm。對比未加入表面活性劑PVP制得的Cu-BTC，加入PVP所制Cu-

4、BTC粒徑明顯較小，晶型結構無變化，且形貌規(guī)整，Cu-BTC比表面積和對N2的吸附量增大。
　　第二部分:Cu-BTC/滌綸纖維復合材料的直接水熱生長法制備及其性能測試。以堿減量處理的滌綸為載體，以PVP為Cu-BTC粒徑調控劑，采用直接水熱生長法制備Cu-BTC/滌綸纖維復合材料。研究表面活性劑PVP對復合材料表面Cu-BTC粒徑及形貌的影響，探討滌綸減量率和浸漬硝酸銅溶液中物質的量(nCu(NO3)2)對Cu-BTC固著率的影

5、響，優(yōu)化Cu-BTC/滌綸纖維復合材料的制備工藝條件。采用XRD、FT-IR、熱重分析(TG)、BET等方法表征和測試復合材料的結構和性能，并測試復合材料的水洗牢度以及對甲醛的吸附性能。結果表明，加入PVP有助于纖維表面Cu-BTC的粒徑減小和形貌規(guī)整;滌綸堿減量處理有助于提高Cu-BTC在纖維表面的固著率，Cu-BTC固著率隨著減量率的提高和nCu(NO3)2增加而逐漸增大，最終趨于恒值。當堿減量的NaOH質量濃度為20g/L，浸漬溶

6、液中nCu(NO3)2為4mmol時，Cu-BTC在滌綸纖維上的固著率達到26.3％，粒徑約為2-3μm。所制Cu-BTC/滌綸纖維復合材料具有較好的熱穩(wěn)定性和較高的比表面積，對甲醛具有較好的吸附性能，但其水洗牢度較差。
　　第三部分:Cu-BTC/滌綸纖維復合材料的循環(huán)浸漬法制備及其性能測試。將堿減量滌綸分別在金屬離子溶液和有機配體溶液中交替循環(huán)浸漬，實現(xiàn)Cu-BTC在堿減量滌綸纖維表面的逐層生長，制備Cu-BTC/滌綸纖維復合

7、材料。研究循環(huán)浸漬的次數(shù)和浸漬溶液中反應物物質的量對Cu-BTC粒徑及固著率的影響，采用XRD、FT-IR、BET等方法表征和測試分析所制Cu-BTC/滌綸纖維復合材料的結構和性能，同時測試其水洗牢度，研究復合材料對甲醛的吸附性能。研究表明，Cu-BTC在滌綸纖維上的固著率隨著循環(huán)次數(shù)的增加而提高，粒徑隨著浸漬溶液中物質的量減小而降低;當溶液中nCu(NO3)2=1mmol，nH3BTC=0.5mmol，浸漬的循環(huán)次數(shù)為60次時，Cu-