本技术领域涉及纳米纤维材料,特别是多孔共价有机框架纳米纤维膜及其制备工艺。该技术通过将功能性共价有机框架(COF)与分散剂、增溶剂混合于溶剂中,经均质化处理获得均匀纺丝液,再通过静电纺丝技术制成多孔COF纳米纤维膜。所制备的纳米纤维膜具备大孔、介孔和微孔结构,有效减少传质阻力,同时保持高吸附速率和容量,适用于吸附和过滤领域。
背景技术
共价有机框架(Covalent Organic Framework,COF),是一种兼具化学稳定性和结晶性的多孔聚合物材料。其结构特点是:由重复结构单元,通过共价键连接而成的规整几何框架。COF材料不仅展现出超高的比表面积,而且具有丰富的纳米孔道结构,使其在吸附、分离、水处理等方面有着广泛的应用前景。
由于传统的 COF 都以粉末状存在,且具有难溶、难熔的特点,导致其加工困难,使用后分离程序繁杂,回收度低,限制了其实际应用。因此,具有宏观连续性的COF材料可有效解决以上问题。其中静电纺纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高等特点,在水处理领域应用前景广阔。
现如今COF纳米纤维膜的制备方法主要包括聚合物和COF物理共混纺丝、COF在聚合物纳米纤维表面原位生长等。其中物理共混法因聚合物和COF在体系内易发生微相分离而团聚,导致 COF纤维的连续性和均匀性较差。同时,聚合物会严重封闭COF的活性位点和孔隙,产生孔道堵塞,显著降低了材料的比表面积。原位生长法所制备的COF纤维膜结构致密,结晶度较好,但是其具有反应时间长、操作复杂、接枝效率低等缺点。以上COF纳米纤维膜的制备方法对设备以及合成条件要求高,所得产品性能较差,这严重阻碍了COF纳米纤维膜的大规模生产应用。
实现思路