[发明专利]具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料，由外向内它由第一过滤层、第一气敏变色警报层、第二过滤层及第二气敏变色警报层组成，所述第一过滤层为基布、MXene及PDDA的复合材料，所述第二过滤层为气凝胶状MXene，所述第一气敏变色警报层与第二气敏变色警报层由上至下由环氧树脂薄膜、气敏变色膜和白色织物组成，所述气敏变色膜为PVA-co-PE纳米纤维、气敏染剂与MXene制得。

2.根据权利要求1所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料，其特征在于：所述第一过滤层的厚度为1～4cm，第一过滤层的孔径为45～70μm，所述第二过滤层的厚度为5～10cm。

3.根据权利要求1所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料，其特征在于：所述第一气敏变色警报层中的白色织物为有机织物或针织物，所述第二气敏变色警报层中的白色织物为有机织物或针织物中的一种与MXene的复合材料。

4.根据权利要求3所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料，其特征在于：所述第一气敏变色警报层的厚度为2～5cm，所述第二气敏变色警报层的厚度为3～10cm。

5.根据权利要求1或2或3或4所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料，其特征在于：所述MXene为Ti₃C₂T_x，Ti₃CNT_x，Nb_n+1C_nT_x，Sc_n+1C_nT_x，Mo_n+1C_nT_x，Vb_n+1C_nT_x，V_n+1C_nT_x，Cr_n+1C_nT_x，Zr_n+1C_nT_x或Ta_n+1C_nT_x中的至少一种形成的二维层状材料，各材料组成分子式中的官能团T为羟基、氟离子或氧离子活性官能团。

6.一种权利要求1所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料的制备方法，它包括由外向内分别将第一过滤层、第一气敏变色警报层、第二过滤层及第二气敏变色警报层组合成一体，且由外向内各层的表面积梯度增加。

7.根据权利要求6所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一过滤层的制备过程如下：

取基布清洗后取出，置于电正性PDDA溶液中活化处理后，再置于MXene溶液中浸泡处理，取出、烘干，即得到厚度为1～4cm的第一过滤层。

8.根据权利要求6或7所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第二过滤层的制备过程如下：

取MXene溶液与PVA-co-PE纳米纤维溶液经乳化剪切后进行冷冻干燥制得第二过滤层。

9.根据权利要求6所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第一气敏变色警报层的制备过程如下：

取PVA-co-PE纳米纤维溶液、气敏染剂与MXene溶液超声混合均匀，将混合液涂覆在白色织物的正面得气敏变色膜，再在气敏变色膜表面涂覆环氧树脂，干燥后即制得第一气敏变色警报层。

10.根据权利要求6或9所述具备矿井尘毒气体警报及过滤功能的MXene基复合材料的制备方法，其特征在于：所述第二气敏变色警报层的制备过程如下：

在白色织物的反面复合MXene膜，将PVA-co-PE纳米纤维溶液、气敏染剂与MXene溶液经超声混合均匀的混合液涂覆在白色织物的正面得气敏变色膜，再在气敏变色膜表面涂覆环氧树脂，干燥后即制得第二气敏变色警报层。