基于mxene改性的光热纤维及其制备方法与流程

本发明属于光热纤维制备领域，尤其涉及基于mxene改性的光热纤维及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代社会的飞速发展，人口数量的急剧增加以及工业化的不断推进，水资源的污染和过度利用已经成为全球性问题，使得可供人类直接使用的淡水资源变得越来越稀缺。在这样的背景下，污水处理回收再利用和海水淡化等水处理技术应运而生，成为了解决淡水短缺问题的重要手段。太阳能光热转换材料作为一种新型的水处理技术受到了广泛关注。这种材料能够吸收太阳光并将其转化为热能，从而加速水分的蒸发过程。碳基材料因其种类更丰富，成本更低，并且具有全光谱范围的光吸收和高效的光热转换效率而应用于光热转换材料。mxene是一具有类石墨烯结构的二维碳材料，具有优异的光热转换特性，但单独的mxene一般以分散液存在，稳定性较差、增幅强度低和韧性差等缺点，如何将mxene与其他材料制备成复合材料来克服这些缺点，十分重要。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了基于mxene改性的光热纤维及其制备方法。

2、为了实现上述目的，采用了如下技术方案：本发明提供了基于mxene改性的光热纤维及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

3、s1、碳化铌铝分散液制备：在聚四氟乙烯反应釜中加入49％的氢氟酸，然后加入碳化铌铝，室温下搅拌，反应24h，反应结束将上述浆液进行离心分离，出现黏性沉淀后，停止分离，弃去上层液体，得到黏性沉淀，配置30wt％四甲基氢氧化铵溶液，加入上述沉淀中，室温下搅拌，反应24h，然后离心分离，取上层分散液得到碳化铌铝分散液；

4、s2、碳化铌铝/石墨烯复合材料制备：将30wt％石墨烯分散液加入到反应釜中，将所述碳化铌铝分散液加入到反应釜中，搅拌30min，加入抗坏血酸，继续反应30min，然后将反应釜置于鼓风干燥箱中140℃干燥12h，得到碳化铌铝/石墨烯复合材料；

5、s3、静电纺丝：将聚对苯二甲酸乙二醇酯溶解在10wt％三氟乙酸溶液中，通过超声分散，将所述碳化铌铝/石墨烯复合材料分散在上述三氟乙酸溶液中，然后将混合溶液装入静电纺丝装置，进行静电纺丝，得到所述光热纤维。

6、所述氢氟酸、碳化铌铝、四甲基氢氧化铵溶液的投料比例为(30-50)ml：(2-4)g：(30-50)ml。

7、所述石墨烯分散液、碳化铌铝分散液、抗坏血酸的投料比例为(5-15)ml：(1-5)ml：(0.2-0.5)g。

8、所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、三氟乙酸溶液、碳化铌铝/石墨烯复合材料的投料比例为：(2-5)g：(80-100)ml：(0.1-0.5)g。

9、所述离心分离的条件为：转速为7000-8000rpm，分离时间为3-5min。

10、所述超声分散的条件为：功率为30-50w，时间为10-30min。

11、所述静电纺丝条件为：电压为12-15kv，接收距离为15-18cm，推进速率为0.3-0.5ml/h，温度范围为22-25℃，湿度范围为60-65％。

12、所述石墨烯的粒径为0.3-1μm。

13、本发明的有益效果是：本发明提供了基于mxene改性的光热纤维的制备方法，通过水热自组装工艺将碳化铌铝分散液与氧化石墨烯分散液混合，制得碳化铌铝/石墨烯复合材料，进而与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合，通过静电纺丝，得到光热纤维，制得的光热纤维光热转换效率高，纺丝粗细均匀，形态良好，碳化铌铝/石墨烯复合材料可以均匀分散在光热纤维中。

技术特征：

1.基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述氢氟酸、碳化铌铝、四甲基氢氧化铵溶液的投料比例为(30-50)ml：(2-4)g：(30-50)ml。

3.根据权利要求2所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯分散液、碳化铌铝分散液、抗坏血酸的投料比例为(5-15)ml：(1-5)ml：(0.2-0.5)g。

4.根据权利要求3所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯、三氟乙酸溶液、碳化铌铝/石墨烯复合材料的投料比例为：(2-5)g：(80-100)ml：(0.1-0.5)g。

5.根据权利要求4所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述离心分离的条件为：转速为7000-8000rpm，分离时间为3-5min。

6.根据权利要求5所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述超声分散的条件为：功率为30-50w，时间为10-30min。

7.根据权利要求6所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝条件为：电压为12-15kv，接收距离为15-18cm，推进速率为0.3-0.5ml/h，温度范围为22-25℃，湿度范围为60-65％。

8.根据权利要求7所述的基于mxene改性的光热纤维的制备方法，其特征在于：所述石墨烯的粒径为0.3-1μm。

9.一种根据权利要求8所述的基于mxene改性的光热纤维，其特征在于：所述光热纤维通过所述制备方法制备得到。

技术总结本发明公开了光热纤维制备领域的基于mxene改性的光热纤维及其制备方法，所述制备方法包括：S1、碳化铌铝分散液制备；S2、碳化铌铝/石墨烯复合材料制备；S3、静电纺丝。本发明通过水热自组装工艺将碳化铌铝分散液与氧化石墨烯分散液混合，制得碳化铌铝/石墨烯复合材料，进而与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合，通过静电纺丝，得到光热纤维，制得的光热纤维光热转换效率高，纺丝粗细均匀，形态良好，且碳化铌铝/石墨烯复合材料可以均匀分散在光热纤维中。技术研发人员：张宪胜受保护的技术使用者：苏州金烯纤维新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19