本发明专利技术公开了一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料及其制备方法，制备步骤如下：首先，配制前驱体溶液，前驱体溶液由镁盐、钛酸酯偶联剂、晶粒抑制剂和溶剂组成；随后进行静电纺丝得到前驱体纤维膜；最后先将前驱体纤维膜在惰性气氛下煅烧，然后在空气气氛下进行低温热氧化处理得到自支撑MgTiO3纳米纤维膜。本发明专利技术在前驱体溶液中不加入高分子助纺剂的情况下，制备出具有一定粘弹性与可纺性的前驱体溶液，煅烧后所获得的MgTiO3纳米纤维膜具有较好的柔性与优异的化学战剂催化降解效果。有较好的柔性与优异的化学战剂催化降解效果。有较好的柔性与优异的化学战剂催化降解效果。
【技术实现步骤摘要】
一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料及其制备方法
[0001]本专利技术属于新材料
，涉及一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料及其制备方法。
技术介绍
[0002]化学战剂是具有剧烈毒性、用于战争目的化学毒剂，具有毒性强、作用快、毒效持久、杀伤范围广等特点，且其结构稳定、不易降解，对人类和生态环境造成了极大影响，因此亟需研发新型高效的化学战剂降解材料。目前，用于化学战剂降解的催化剂主要包括多金属氧酸盐、金属有机框架材料、金属氧化物等，其中金属氧化物因具有催化活性高、原料来源广泛、制备工艺简单等特性，被广泛应用于化学战剂的降解。将金属氧化物加工成纳米级时，赋予其比表面积大、表面离子数多、表面活性高等特点，可有效提升材料对化学战剂的催化降解性能。在众多纳米金属氧化物中，MgTiO3纳米材料因其表面具有高度不饱和键和大量离子化自由基基团，可提供活性金属位点与化学战剂发生氧化还原反应，表现出优异的毒剂催化降解性能。然而，当前制备的MgTiO3纳米材料普遍为粉末状，其在使用过程中存在易团聚的问题，使其难以应用于气体过滤器、防护服等领域。为此，科研人员采用支撑物负载的方法将MgTiO3纳米颗粒负载于纤维上，如Fibers and Polymers 16(2015)2121
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2129中报道了将MgTiO3纳米颗粒负载于聚丙烯腈纳米纤维上、Journal of Materials Chemistry C 7(2019)4484
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4496中报道了将MgTiO3颗粒负载于聚偏氟乙烯纤维表面，虽然在一定程度上解决了纳米颗粒的易团聚问题，但是大量MgTiO3颗粒被包裹在纤维内部，导致其催化位点减少、催化活性降低，不利于化学战剂的高效降解。MgTiO3纳米纤维相比于颗粒具有长径比大、连续性好、集合体结构稳定性高等优点，可有效解决颗粒材料在实际应用中所面临的瓶颈问题。目前，制备无机纳米纤维材料的方法主要包括水热法、溶胶凝胶法、离心甩丝法、固液气相法和静电纺丝法等，其中静电纺丝法以其制造装置简单、可纺原料范围广、纤维结构可调性好等优点，已成为当前制备无机纳米纤维材料的主要技术之一。
[0003]Inorganic Chemistry Communications 7(2004)431
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433中报道了以乙醇镁、异丙醇钛为金属源，聚醋酸乙烯酯为高分子助纺剂，利用静电纺丝技术和高温煅烧法制备出MgTiO3纳米纤维；Journal of Nanoscience and Nanotechnology 6(2006)510
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513中报道了利用同样的方法制得MgTiO3纳米纤维；International Journal of Hydrogen Energy 42(2017)25882
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25890中报道了以四水合乙酸镁、钛酸四丁酯为金属源，聚乙烯吡咯烷酮为高分子聚合物模板，利用静电纺丝技术获得了MgTiO3纳米纤维；上述文献虽然利用静电纺丝技术获得了MgTiO3纳米纤维材料，但是由于在前驱体溶液中加入了大量高分子聚合物，致使前驱体溶液中无机组分含量偏低，导致煅烧后MgTiO3纤维产率偏低，且所获得的MgTiO3纤维主要由颗粒堆积而成。此外，前驱体纤维中的高分子聚合物在煅烧过程中易失稳分解，使得纤维连续性较差且单纤维缺陷较多，难以获得自支撑MgTiO3纳米纤维。
[0004]因此，开发一种通用型化学战剂降解材料、降解效率高、结构稳定性高、长效服役稳定性好的化学战剂降解材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种可同时降解糜烂性毒剂和神经性毒剂的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料及其制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案如下：
[0007]一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料，制备原料包括镁盐、钛酸酯偶联剂、晶粒抑制剂和溶剂。
[0008]如上所述的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)配制前驱体溶液，所述前驱体溶液包括镁盐、钛酸酯偶联剂、晶粒抑制剂和溶剂；
[0010](2)将前驱体溶液进行静电纺丝得到前驱体纤维膜；
[0011](3)将前驱体纤维膜在惰性气氛下煅烧，然后在空气气氛下进行低温热氧化处理得到自支撑MgTiO3纳米纤维膜。
[0012]如上所述的一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，所述前驱体溶液的具体操作为：将镁盐和晶粒抑制剂依次加入到溶剂中搅拌10～90min，然后加入钛酸酯偶联剂搅拌10～150min混合均匀，获得前驱体溶液。
[0013]如上所述的一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，所述前驱体溶液中镁盐与钛酸酯偶联剂的摩尔比为1:1；镁盐与晶粒抑制剂摩尔比为1:0.02～0.16；镁盐和钛酸酯偶联剂的总质量与溶剂的比例为10g:10～60mL。
[0014]如上所述的一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，所述镁盐为无水氯化镁、乙醇镁、硫酸镁一水合物、四水合乙酸镁或六水合硝酸镁中的一种；
[0015]所述钛酸酯偶联剂为三异硬脂酰基钛酸酯、氧乙酸螯合型钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、醇胺钛酸酯、螯合磷酸酯钛偶联剂季铵盐或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种；
[0016]所述晶粒抑制剂为四氯化锡、无水氯化亚锡、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、醋酸锆、氧氯化锆、六水合硝酸镧、六水合氯化镧、三氯化锑或四水合硫酸铈中的一种；
[0017]所述溶剂为甲醇、乙醇、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙三醇、乙酸或N,N
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二甲基甲酰胺中的一种。
[0018]如上所述的一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，所述静电纺丝的工艺参数为：在纺丝环境温度10～40℃及相对湿度10～70％的条件下，将前驱体溶液以0.1～10mL/h的流速进行灌注，并将喷丝头连接在10～60kV的高压电源进行纺丝，接收装置与喷丝头之间的距离为10～40cm。
[0019]如上所述的一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，所述煅烧工艺参数为：在惰性气氛下，温度从室温逐步升至500～1000℃，升温速度为1～10℃/min，且在最高煅烧温度下保持30～360min，所述惰性气氛为氮气、氦气、氩气或氙气；然后在空气气氛下将纤维膜在200～350℃下进行低温热氧化处理60～360min。
[0020]以上任意一项方法制备得到的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料，该纤维膜具有MgTiO3共晶相，有效提高了材料在催化反应中形成氧空位的能力，增加了材料的催
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料，其特征在于，制备原料包括镁盐、钛酸酯偶联剂、晶粒抑制剂和溶剂。2.权利要求书1所述的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）配制前驱体溶液，所述前驱体溶液包括镁盐、钛酸酯偶联剂、晶粒抑制剂和溶剂；（2）将前驱体溶液进行静电纺丝得到前驱体纤维膜；（3）将前驱体纤维膜在惰性气氛下煅烧，然后在空气气氛下进行低温热氧化处理得到自支撑MgTiO3纳米纤维膜。3.根据权利要求2所述的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述配制前驱体溶液的具体操作为：将镁盐和晶粒抑制剂依次加入到溶剂中搅拌10~90min，然后加入钛酸酯偶联剂搅拌混合10~150min，获得前驱体溶液。4.根据权利要求2所述的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，其特征在于，所述镁盐与钛酸酯偶联剂的摩尔比为1:1；镁盐与晶粒抑制剂摩尔比为1:0.02~0.16；镁盐和钛酸酯偶联剂的总质量与溶剂的比例为10g:10~60mL。5.根据权利要求2所述的自支撑MgTiO3纳米纤维化学战剂降解材料的制备方法，其特征在于，所述镁盐为无水氯化镁、乙醇镁、硫酸镁一水合物、四水合乙酸镁或六水合硝酸镁中的一种；所述钛酸酯偶联剂为三异硬脂酰基钛酸酯、氧乙酸螯合型钛酸酯、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、单烷氧基不饱和脂肪酸钛酸酯、双（二辛氧基焦磷酸酯基）乙撑钛酸酯、醇胺钛酸酯、螯合磷酸酯钛偶联剂季铵盐或四异丙...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅秋霞，单浩如，张伟，葛建龙，刘其霞，季涛，高强，张瑜，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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