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同軸靜電紡絲制備石墨烯/二氧化硅納米復合纖維的方法與流程

文檔序號:11147770閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種同軸靜電紡絲制備石墨烯/二氧化硅納米復合纖維的方法,其特征在于,具體按照以下步驟進行:

步驟一:(1)稱取一定量的石墨烯前軀體,溶于單一溶劑或混合溶劑后超聲處理得到濃度為0.01mg~10g/mL的分散液,即為石墨烯前軀體分散液;(2)將高聚物溶解在單一溶劑或混合溶劑中,高聚物與單一溶劑或混合溶劑的的質量比為(0.01~60):1,得到高聚物溶液;(3)將石墨烯前軀體分散液和高聚物溶液混合,攪拌0.1~48小時,即得外層紡絲液;

步驟二:(1)稱取二氧化硅前驅體0.1~100g、無水乙醇0.1~80g、酸性水溶液0.1~50g,混合均勻,得到二氧化硅前軀體液;(2)將高聚物溶解在單一溶劑或混合溶劑中,高聚物與單一溶劑或混合溶劑的的質量比為(0.01~60):1,得到高聚物溶液;(3)將二氧化硅前軀體液和高聚物溶液混合,攪拌0.1~48小時,即得內層紡絲液;

步驟三:將外層紡絲液和內層紡絲液分別置于噴絲頭為套筒結構的靜電紡絲裝置中,內外層紡絲液的質量比為(0.01~100):1;將內層溶液噴絲頭內徑設為0.1~5mm,內層溶液流速設為0.1~60mL/h;將外層溶液噴絲頭內徑設為0.2~6mm,外層溶液流速設為0.1~60mL/h;調節(jié)電壓為1~80kV,接收距離為0.1~200cm,在溫度為0~100℃、空氣濕度為1~90%的環(huán)境條件下紡絲得到石墨烯/二氧化硅納米復合前驅纖維膜;

步驟四:將步驟三中得到的石墨烯/二氧化硅納米復合前驅纖維膜置于高溫爐中,在70~150℃下干燥0.1~24h;然后在惰性氣氛下,以0.1~50℃/min速度升溫至150~700℃,保溫0.1~16h;接著以0.1~50℃/min速度升溫至700~1200℃,煅燒0.1~12h,得到石墨烯/二氧化硅納米復合纖維。

2.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,石墨烯前軀體取自石墨烯、氧化石墨烯、功能化石墨烯或還原氧化石墨烯,其厚度為0.35~50nm,橫向尺寸為1nm~100μm。

3.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,單一溶劑為去離子水、無水甲醇、無水乙醇、乙二醇、甲苯、二甲苯、二甲基亞砜(DMSO)、環(huán)己烷、正丙醇、丙酮、四氫呋喃(THF)、氮甲基吡咯烷酮(NMP)、乙醚、環(huán)氧丙烷、二氯甲烷(CH2Cl2)、三氯甲烷(CHCl3)、三乙醇胺、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一種;混合溶劑為上述溶劑中的兩種或多種。

4.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,高聚物為可電紡高聚物,取自聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乳酸(PLA)、聚醋酸乙烯酯(PVAc)、聚己內酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)、聚碳酸酯(PC)、聚-3-羥基丁酸中的一種或幾種。

5.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,二氧化硅前軀體取自正硅酸甲酯(TMOS)、正硅酸乙酯(TEOS)、正硅酸丙酯(TPOS)或正硅酸丁酯(TBOS)。

6.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,酸性水溶液為鹽酸、硝酸、磷酸、硫酸、碳酸或醋酸中的一種或幾種,其物質量濃度為0.1~20mol/L。

7.按照權利要求1所述的方法,其特征在于,惰性氣氛為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、氙氣、氡氣中的一種或幾種。

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