[发明专利]一种芘基COF复合纤维的制备方法及光催化抗菌与降解芥子气模拟剂中的应用

说明书

本发明公开一种芘基COF复合纤维的制备方法及光催化抗菌与降解芥子气模拟剂中的应用，是利用1,3,6,8‑四(4'‑醛基苯)芘和2,6‑二氨基蒽通过溶剂热方法合成稳定的二维亚胺键连接的COF，将COF负载在经光引发辐射接枝丙烯酸的改性无纺布上，利用丙烯酸的羧基与COF中的氨基进行酰胺反应，制备出具有强可见光吸收的COF复合纤维，该COF复合纤维在可见光下对革兰氏阳性枯草芽孢杆菌、革兰氏阴性大肠杆菌抗菌率达到99%以上且对硫芥模拟物的脱毒具有良好的光催化活性；洗消循环至少5个周期后对2‑CEES的降解率仍保持大于99%稳定性不变。在防护服和口罩织品在生化防护方面更展现出有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及复合纤维材料制品领域，具体为一种芘基COF复合纤维的制备方法及光催化抗菌与降解芥子气模拟剂的应用。

背景技术

以TiO₂等材料为基础的光催化技术在生物抗/抑菌抗病毒活性及化学毒剂消毒中展现良好的消除效果，但是TiO₂存在吸收谱光窄、可见光下性能差等问题，难以适应在多种环境下对生化毒物毒素的快速、高效消除。而要解决上述问题，研究的关键在于开发新型的光催化体系，相比其它材料，共价有机框架材料（Covalent Organic Framework，COF）作为具有设计灵活性的新型光催化剂越来越受到重视，该材料所具有的结构、组成可精确调控等特点，使其能够在多种环境下使用，并已经在光催化降解多种生化污染物中大显身手。借助于COF材料优良的消毒杀菌等性能，将COF材料与纤维等材料复合，制成防护服和口罩织品在生化防护方面将展现出巨大的应用潜力。

发明内容

本发明提供了一种芘基COF复合纤维的制备方法及光催化抗菌与降解芥子气模拟剂的应用，本发明的芘基COF设计灵活，稳定性高，接枝到纤维材料上操作简单，本发明的COF复合纤维在模拟太阳光下对革兰氏阳性枯草芽孢杆菌、革兰氏阴性大肠杆菌在光照60min内抗菌率达到99 %以上且具有快速降解芥子气模拟物2-CEES为无毒亚砜化合物的光催化活性，4 h内将芥子气模拟剂2-CEES光催化氧化为无毒亚砜化合物CEESO，降解率大于99%，半衰期t_1/2≤ 90 min；COF复合纤维光催化洗消循环至少5个周期后对2-CEES的降解率仍保持大于99 %稳定性不变。该COF复合纤维材料在光催化消除生化毒剂等方面具有良好的应用进展。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种芘基COF复合纤维的制备方法，其包括以下步骤；

1） 将无纺布纤维先后用丙酮、NaOH溶液洗涤除去表面杂质及油性物质，后用清水冲洗多次后烘干备用，称取0.3 g的二苯甲酮溶于20 mL无水乙醇，随后加入体积百分比浓度为40 %的丙烯酸单体的水溶液100 mL，于25℃ ~ 35 ℃下搅拌均匀，再加入无纺布纤维在该温度下浸渍0.5~1 h；

2） 将浸渍好的无纺布纤维取出沥干液体后置于365 nm紫外灯下正反面各辐射0.5 h，随后取出于无水乙醇中超声清洗，再用清水冲洗多次后烘干备用；

3） 在5 mL玻璃管中加入20.4 mg的1,3,6,8-四(4'-醛基苯)芘和13.8 mg 的2,6-二氨基蒽或2,6二氨基蒽醌，加入邻二氯苯和乙醇的混合液，将悬浮液在室温下超声处理至单体完全分散，随后加入催化剂冰乙酸，超声5分钟，液氮浴冷冻溶液，然后抽真空，然后水浴解冻，重复冷冻-抽真空-解冻三次，将玻璃管进行火焰密封，再将玻璃管置于烘箱中，120℃ 反应3天；

4） 将步骤3）所得固体抽滤之后分别用四氢呋喃和丙酮索氏提取12 h，在 70 ℃真空干燥箱中活化12 h，得到COF红棕色粉末；

5） 将COF粉末分散于乙醇溶剂中，在室温下超声至分散均匀，将步骤2）得到的接枝丙烯酸的无纺布纤维浸入其中，室温下浸泡24 h；取出用无水乙醇洗涤3次，在70℃真空干燥箱中干燥，得到所述芘基COF复合纤维材料。

进一步的，步骤1）所述无纺布纤维为聚丙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、PET纤维材料。