一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料及其制備方法。該方法包括如下步驟：以纖維過濾介質(zhì)作為基底，配制金屬催化劑；并使所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布；采用化學(xué)氣相沉積法在所述纖維過濾介質(zhì)的表面生長碳納米管，即得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料。本發(fā)明提供的具有梯度碳納米管分布結(jié)構(gòu)的空氣過濾材料具有多級結(jié)構(gòu)：在纖維表面生長碳納米管，既解決了納米材料在宏觀尺度的強(qiáng)度問題，又充分利用了納米材料在納米尺度的優(yōu)異性能；同時(shí)，在過濾材料的厚度方向還具有梯度結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)可以大大提高過濾材料的容塵量，制備得到的過濾材料具有很長的使用壽命。
【專利說明】一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料及其制備方法，屬于空氣過濾技術(shù)及其材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣過濾材料廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)、制藥與食品行業(yè)、汽車工業(yè)、核工業(yè)、建筑行業(yè)等等各個領(lǐng)域，用于去除空氣中的顆粒物，對人體健康、工作場所以及產(chǎn)品質(zhì)量起到保護(hù)作用。隨著科技技術(shù)的發(fā)展以及人們環(huán)境保護(hù)與健康防護(hù)意識的日益增強(qiáng)，市場對于過濾材料的需求也越來越大。
[0003]評價(jià)空氣過濾材料質(zhì)量的性能指標(biāo)主要有效率、阻力、容塵量與通量四個方面，纖維的類型以及纖維的排列組合方式對空氣過濾材料的性能起著決定性作用。目前，使用納米纖維以及對纖維排布結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是空氣過濾材料的主要發(fā)展方向。例如，美國唐納森公司(Donalson)生產(chǎn)的納米纖維濾筒(Torit Ultra-Web ? CE Nanofiber)使用了直徑僅為0.2微米的纖維；美國北卡羅萊那大學(xué)的非紡材料研究中心(NonwovensCooperative Research Center)研究的翼狀纖維,其橫截面為具有32個翅膀的翼狀結(jié)構(gòu)。這些纖維的共同特征是具有非常高的比表面積，大大增加了纖維與氣溶膠顆粒之間的碰撞幾率，因而具有非常高的過濾效率以及容塵量。與此同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)纖維的組合方式對于過濾材料的性能也有著重要的影響，在實(shí)際使用過程中，一般將粗效的纖維排列在前，高效的纖維排列在后，這種組合方式具有最佳的過濾性能。請參見“Leung W W F，Hung C H, YuenP T.Experimental Investigation on Continuous Filtration of Sub-Micron Aerosolby Filter Composed of Dual-Layers Including a Nanofiber Layer.Aerosol Scienceand Technology, 2009, 43(12):1174-1183”。
[0004]碳納米管自1991年被Iijima在Nature上報(bào)道后，一直是納米領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。碳納米管的直徑在0.4nm?IOOnm之間，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前空氣過濾材料中使用的纖維。此外，碳納米管還具有各方面非常優(yōu)秀的物理性質(zhì)，例如優(yōu)異的力學(xué)性能、巨大的比表面積、良好的熱穩(wěn)定性等等。這些特性使得碳納米管非常適合用于制備空氣過濾材料。然而，如何將碳納米管在納米尺度的優(yōu)良特性在宏觀尺度體現(xiàn)出來仍然是個挑戰(zhàn)。其技術(shù)挑戰(zhàn)在于一方面要保持碳納米管在宏觀尺度上具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以滿足在空氣過濾中使用要求；另一方面，碳納米管組成的宏觀體還需具有足夠的孔隙率以避免過高的過濾阻力。
[0005]目前，將碳納米管應(yīng)用于空氣過濾領(lǐng)域常用的技術(shù)手段一般為使用溶液過濾或者氣相生長的方法得到碳納米管膜，然而，這種方法得到的碳納米膜往往力學(xué)強(qiáng)度偏低；且由于碳納米管之間排列過于緊密，導(dǎo)致碳納米管膜具有非常大的阻力。因此這種方法得到的碳納米管膜不利于在空氣過濾中使用。此外，還有一些在多孔材料表面生長碳納米管的方法，但這些方法都沒有結(jié)合空氣過濾的特性對過濾材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所制備的材料往往具有過濾效率低、容塵量低的缺點(diǎn)。
[0006]納米纖維特別是碳納米管是一種直徑小可由化學(xué)氣相沉積生長而得到的納米材料，由于其直徑小，不僅使得過濾可以發(fā)生在轉(zhuǎn)變流區(qū)域甚至分子流區(qū)域，從而大大降低過濾阻力，而且具有很高的過濾效率。此外，由于其化學(xué)氣相沉積自組織的生長模式，可以通過控制在基體纖維中催化劑濃度的方法，使其生長的密度具有梯度分布。這樣在進(jìn)行過濾時(shí)，處于迎風(fēng)面的過濾材料表層由于碳納米管的含量較低，其過濾效率雖然低但具有相對較高的容塵量，同時(shí)具有比較低的過濾阻力。沿過濾材料厚度方向向下，碳納米管的含量增力口，從而提高了過濾效率，可以將剩余的低濃度的顆粒高效去除，同時(shí)也避免了由于顆粒堵塞導(dǎo)致阻力的快速增加。因此，通過碳納米管在過濾材料厚度方向的梯度分布，能夠?qū)崿F(xiàn)對空氣的梯度過濾，從而得到高過濾效率、低阻力、高容塵量的空氣過濾材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料及其制備方法，本發(fā)明以纖維過濾介質(zhì)為基底，在纖維表面生長碳納米管，碳納米管的含量在纖維過濾介質(zhì)的厚度方向呈梯度分布。
[0008]本發(fā)明所提供的一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的制備方法，包括如下步驟:
[0009]以纖維過濾介質(zhì)作為基底，配制金屬催化劑；并使所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布；采用化學(xué)氣相沉積法在所述纖維過濾介質(zhì)的表面生長碳納米管，即得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料。
[0010]上述的制備方法中，采用溶液浸潰法實(shí)現(xiàn)所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布；
[0011]所述溶液浸潰法包括如下步驟:將所述纖維過濾介質(zhì)浸泡在所述金屬催化劑的溶液中，然后取出所述纖維過濾介質(zhì)，使所述金屬催化劑的溶液中的溶劑沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向揮發(fā)。
[0012]上述的制備方法中，采用氣溶膠噴霧法實(shí)現(xiàn)所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布；
[0013]所述氣溶膠噴霧法包括如下步驟:利用氣溶膠發(fā)生裝置產(chǎn)生所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒；在載氣的帶動下，所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向通過所述纖維過濾介質(zhì)。
[0014]上述的制備方法中，所述金屬催化劑的溶液中的溶劑可為水、乙醇、甲醇、丙酮、苯、二甲苯、二氯乙烷、氯仿、正己烷和環(huán)己烷中至少一種；
[0015]所述金屬催化劑的溶液中，所述金屬催化劑的濃度可為0.0001mg/mL?lg/mL,如
0.lg/mL ?lg/mL、0.0001mg/mL ?0.5g/mL、0.0001g/mL、0.lg/mL、0.4g/mL、0.5g/mL 或 lg/mL0
[0016]上述的制備方法中，所述溶液浸潰法中，所述溶劑揮發(fā)的方法可為自然揮發(fā)法、力口熱法或冷凍干燥法；
[0017]所述氣溶膠噴霧法中，所述氣溶膠發(fā)生裝置可為基于Laskin原理的氣溶膠發(fā)生器、基于電磁派射原理的氣溶膠發(fā)生器、超聲波霧化器、Collison霧化器、DeVilbis霧化器或Lovelace霧化器。
[0018]上述的制備方法中，通過加熱所述金屬催化劑產(chǎn)生金屬催化劑的氣溶膠顆粒；在載氣的帶動下，所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向通過所述纖維過濾介質(zhì)；
[0019]上述的制備方法中，所述金屬催化劑的氣溶膠顆?？蔀?.1nm-IOOymJnIOOnm ;所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒的濃度可為I個/立方厘米-IO15個/立方厘米，如I-3 X IO5個/立方厘米、I個/立方厘米、3 X IO5個/立方厘米或I X IO15個/立方厘米；所述載氣為氮?dú)?、気氣、氧氣、氫氣、氦氣、一氧化碳和二氧化碳中至少一種；所述載氣通過所述纖維過濾介質(zhì)的速度可為0.0OOlcm/s-10m/s,如0.03mm/s-30mm/s、0.03mm/s、3mm/s或 30mm/s。
[0020]上述的制備方法中，所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒在所述纖維過濾介質(zhì)內(nèi)部的梯狀分布與所述碳納米管的生長過程為同步原位進(jìn)行；
[0021]所述化學(xué)氣相沉積法中氣體狀態(tài)的碳源可作為所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒的載氣。
[0022]上述的制備方法中，所述金屬催化劑可為Fe基催化劑、Co基催化劑、Ni基催化劑、Cu基催化劑、Mo基催化劑、Mg基催化劑和Al基催化劑中至少一種；
[0023]所述Fe基催化劑具體可為二茂鐵、乙酸亞鐵、乙酸鐵、硝酸鐵、氯化鐵、氫氧化鐵或硫酸鐵；所述Co基催化劑具體可為二茂鈷、乙酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、氫氧化鈷或硫酸鈷；所述Ni基催化劑具體可為二茂鎳、乙酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、氫氧化鎳或硫酸鎳；所述Cu基催化劑具體可為乙酸銅、硝酸銅、氯化銅、氫氧化銅或硫酸銅；所述Mo基催化劑具體可為二茂錳、乙酸錳、硝酸錳、氯化錳、氫氧化錳或硫酸錳；所述Mg基催化劑具體可為二茂鎂、乙酸鎂、硝酸鎂、氯化鎂、氫氧化鎂或硫酸鎂；所述Al基催化劑具體可為乙酸鋁、硝酸鋁、氯化招、龜!氧化招或硫fe招；
[0024]所述化學(xué)氣相沉積法的碳源可為一氧化碳X1-C7的烴類氣體、甲醇、乙醇、苯、二甲苯、正己烷和環(huán)己烷中至少一種；
[0025]所述生長的溫度可為100°C-2000°C，如 400°C-2000°C、100°C、400°C、800°C或2000°C，時(shí)間可為0.1秒-1000小時(shí)，具體可為0.1秒-I小時(shí)、0.1秒、I小時(shí)或1000小時(shí)。
[0026]上述的制備方法中，所述纖維過濾介質(zhì)的材質(zhì)可為石英纖維、碳纖維、玻璃纖維、金屬纖維和聚合物纖維中至少一種，所述聚合物纖維的熔點(diǎn)可為300°C-1000°C ；
[0027]所述基底可為由所述纖維過濾介質(zhì)的材質(zhì)編織得到的布狀、網(wǎng)狀或堆積得到的膜；所述膜的厚度可為IOnm-Im,如0.43mm-lmm、0.43mm、0.5mm或1mm,從而可以通過任意彎曲、折疊以增大所述纖維過濾介質(zhì)的使用面積，如Imm ；
[0028]所述纖維過濾介質(zhì)的材質(zhì)的直徑可為0.05 μ m-IOcm,如3 μ m或5 μ m。
[0029]本發(fā)明還進(jìn)一步提供了由上述方法制備得到的具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料；
[0030]所述具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料中，碳納米管的含量沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向遞增或遞減。
[0031]所述碳納米管的管徑可為0.4nm-IOOnm,如15nm。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0033](I)本發(fā)明提供的具有梯度碳納米管分布結(jié)構(gòu)的空氣過濾材料具有多級結(jié)構(gòu):在纖維表面生長碳納米管，既解決了納米材料在宏觀尺度的強(qiáng)度問題，又充分利用了納米材料在納米尺度的優(yōu)異性能；同時(shí)，在過濾材料的厚度方向還具有梯度結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)可以大大提高過濾材料的容塵量，制備得到的過濾材料具有很長的使用壽命。
[0034](2)本發(fā)明提供的具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的制備方法，不受材料面積以及外形尺寸的限制，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0035](3)該過濾材料具有過濾效率高、過濾阻力低、使用壽命長的特點(diǎn)。由于碳納米管的引入，除了能過濾顆粒污染物，該過濾材料還能去除空氣中的化學(xué)污染物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1?13中制備具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料示意圖。
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1、4、5、6、7、9、10、11、12、13中利用氣溶膠技術(shù)在纖維過濾基
底中負(fù)載催化劑的示意圖。
[0038]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中利用浮游催化法原位制備具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的示意圖。
[0039]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中所用的石英纖維過濾介質(zhì)基底以及生長碳納米管之后的掃描電子顯微鏡照片，其中，圖4 (a)為石英纖維過濾介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片，圖4 (b)為生長有碳納米管的石英纖維過濾介質(zhì)的掃描電子顯微鏡照片。
[0040]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1中所用的石英纖維過濾介質(zhì)基底生長碳納米管后具有梯度結(jié)構(gòu)的斷面掃描電子顯微鏡照片，其中，圖5 (a)為過濾材料表面碳納米管含量較高的掃描電子顯微鏡照片，圖5 (b)為過濾材料中部碳納米管含量減少的掃描電子顯微鏡照片，圖5
(c)為過濾材料底部碳納米管含量進(jìn)一步減少的掃描電子顯微鏡照片。
[0041]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1中具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的過濾性能測試圖，其中，圖6 (a)為過濾效率測試圖，圖6 (b)為測試時(shí)阻力隨時(shí)間的變化圖。
[0042]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2中具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的過濾性能測試圖，其中，圖7 (a)為過濾效率測試圖，圖7 (b)為測試時(shí)阻力隨時(shí)間的變化圖。
[0043]圖8為本發(fā)明實(shí)施例4中具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的過濾性能測試圖，其中，圖8 (a)為過濾效率測試圖，圖8 (b)為測試時(shí)阻力隨時(shí)間的變化圖。
[0044]圖9為本發(fā)明實(shí)施例11中具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的過濾性能測試圖，其中，圖9 (a)為過濾效率測試圖，圖9 (b)為測試時(shí)阻力隨時(shí)間的變化圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0046]下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0047]實(shí)施例1、以石英纖維過濾介質(zhì)為基底，通過氣溶膠技術(shù)負(fù)載催化劑，制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0048]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0049]催化劑溶液為Fe (NO3)3:A1 (NO3)3摩爾比為0.8:1的0.lg/ml水溶液。利用商用的氣溶膠噴霧器(TSI3076，美國TSI公司)產(chǎn)生Fe (NO3)3與Al(NO3)3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為100納米，濃度為3X IO5個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0050]本實(shí)施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的掃描電鏡照片如圖4所示；從圖4中可以看出，碳納米管在纖維表面進(jìn)行生長，這種結(jié)構(gòu)將大大提高材料的比表面積，從而使材料的過濾性能得到極大提升。圖5顯示了過濾材料的梯度結(jié)構(gòu)，從圖5中可以看出，作為迎風(fēng)面的表面沉積的催化劑顆粒最多，因此其碳納米管的含量最高，沿迎風(fēng)面向下，纖維表面的催化劑含量越來越少，因此碳納米管的含量也就越少。
[0051]本實(shí)施例制備的基于碳納米管的空氣過濾材料的過濾性能如圖6所示；過濾時(shí)，將碳納米管含量少的一面作為迎風(fēng)面。從圖6 (a)中可以看出，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料具有更高的過濾效率，其最易穿透粒徑處的穿透率下降了一個數(shù)量級?’從6 (b)中可以看到，隨著過濾的進(jìn)行，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的阻力上升速度要慢很多，顯示了該材料具有更長的使用壽命。
[0052]實(shí)施例2、以石英纖維過濾介質(zhì)為基底，通過溶液浸潰技術(shù)負(fù)載催化劑，制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0053]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載。催化劑溶液`為Fe (NO3) 3:A1 (NO3) 3摩爾比為0.8:1的0.lg/ml水溶液。將石英纖維過濾介質(zhì)浸泡如催化劑溶液中，浸泡時(shí)間為6小時(shí)。將過濾介質(zhì)取出，放在60°C的加熱板上加熱12小時(shí)，此期間保持厚度方向垂直于加熱板。在緩慢加熱干燥的過程中，催化劑將在過濾材料厚度方向?qū)崿F(xiàn)梯狀分布。隨后對負(fù)載有催化劑的石英纖維過濾介質(zhì)進(jìn)行碳納米管生長。在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為10mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0054]本實(shí)施例制備的基于碳納米管的空氣過濾材料的過濾性能如圖7所示；過濾時(shí)，將碳納米管含量少的一面作為迎風(fēng)面。從圖7 (a)中可以看出，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料具有更高的過濾效率，其最易穿透粒徑處的穿透率下降了一個數(shù)量級；從7 (b)中可以看到，隨著過濾的進(jìn)行，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的阻力上升速度要慢很多，顯示了該材料具有更長的使用壽命。
[0055]實(shí)施例3、通過浮游催化法原位制備具有梯狀結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料
[0056]本實(shí)施例的過程示意圖如圖3所示。
[0057]石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)放置于石英爐反應(yīng)段，催化劑為二茂鐵，放置于加熱段。反應(yīng)開始時(shí)通入混合氣體，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為30mm/s。保持加熱段溫度120°C，反應(yīng)段溫度800°C，此過程中二茂鐵受熱升華，通過反應(yīng)段區(qū)域時(shí)受熱形成催化劑納米顆粒，并沉積在石英纖維過濾介質(zhì)中，其濃度隨氣流方向遞減。在反應(yīng)氣氛下，沉積在纖維表面的催化劑原位催化反應(yīng)形成碳納米管，反應(yīng)I小時(shí)后，得到具有梯狀結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0058]實(shí)施例4、以玻璃纖維過濾介質(zhì)為基底制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0059]先對玻璃纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為5微米，厚度為0.5毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0060]催化劑溶液為Fe (NO3) 3:A1 (NO3) 3摩爾比為0.8:1的0.lg/ml水溶液。利用商用的氣溶膠噴霧器(TSI3076，美國TSI公司)產(chǎn)生Fe (NO3)3與Al (NO3)3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過玻璃纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3 乂105個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在玻璃纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的玻璃纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙炔為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙炔=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到400°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0061]本實(shí)施例制備的基于碳納米管的空氣過濾材料的過濾性能如圖8所示；過濾時(shí)，將碳納米管含量少的一面作為迎風(fēng)面。從圖8 (a)中可以看出，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料具有更高的過濾效率，其最易穿透粒徑處的效率上升了約30% ；從8 (b)中可以看到，隨著過濾的進(jìn)行，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的阻力上升速度要慢很多，顯示了該材料具有更長的使用壽命。
[0062]實(shí)施例5、以碳纖維過濾介質(zhì)為基底制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0063]先對碳纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為I毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0064]催化劑溶液為Fe (NO3)3:A1 (NO3)3摩爾比為0.8:1的0.lg/ml水溶液。利用商用的氣溶膠噴霧器(TSI3076，美國TSI公司)產(chǎn)生Fe (NO3)3與Al(NO3)3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過碳纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3X105個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在玻璃纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的碳纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0065]實(shí)施例6、以折疊后的石英纖維過濾介質(zhì)為基底制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0066]先對折疊后的石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0067]催化劑溶液為Fe (NO3)3:A1 (NO3)3摩爾比為0.8:1的0.lg/ml水溶液。利用商用的氣溶膠噴霧器(TSI3076，美國TSI公司)產(chǎn)生Fe (NO3)3與Al(NO3)3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過折疊后的石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3X IO5個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0068]實(shí)施例7、以Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2與Al (NO3) 3的混合液為催化劑制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0069]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0070]催化劑溶液為Mg (NO3) 2:Cu (NO3) 2:A1 (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 0.lg/ml 水溶液。利用商用的氣溶膠噴霧器(TSI3076，美國TSI公司)產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3 X IO5個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0071]實(shí)施例8、以超聲波霧化器為氣溶膠產(chǎn)生設(shè)備制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0072]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0073]催化劑溶液為Mg (NO3) 2:Cu (NO3) 2:A1 (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 0.lg/ml 水溶液。將混合液倒入超聲波霧化器產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3 X IO5個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0074]實(shí)施例9、以乙醇為碳源制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0075]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0076]催化劑溶液為Mg (NO3) 2:Cu (NO3) 2:A1 (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 0.lg/ml 水溶液。將混合液倒入超聲波霧化器產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3 X IO5個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)猓瑲馑贋?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙醇為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙醇=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到80(TC，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0077]實(shí)施實(shí)例10、高溫條件下制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0078]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0079]催化劑溶液為Mg (NO3) 2:Cu (NO3) 2:A1 (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 0.4g/ml 水溶液。將混合液倒入超聲波霧化器產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3 X IO6個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，甲醇為碳源，配比為氬氣:氫氣:甲醇=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到200(TC，反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0080]實(shí)施實(shí)例11、低溫條件下等離子輔助制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0081]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0082]催化劑溶液為Mg (NO3) 2:Cu (NO3) 2:A1 (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 0.5g/ml 水溶液。將混合液倒入超聲波霧化器產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為3 X IO5個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)猓瑲馑贋?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。
[0083]將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為3mm/s，升溫到100°C，在保持溫度的同時(shí)在反應(yīng)段利用直流等離子體設(shè)備產(chǎn)生等離子體，自流等離子體設(shè)備工作電壓為lkV，碳納米管生長腔體壓強(qiáng)為20Pa。反應(yīng)I小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0084]本實(shí)施例制備的基于碳納米管的空氣過濾材料的過濾性能如圖9所示；過濾時(shí)，將碳納米管含量少的一面作為迎風(fēng)面。從圖9 (a)中可以看出，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料具有更聞的過濾效率，其最易穿透粒徑處的效率提聞了約40% ；從9 (b)中可以看到，隨著過濾的進(jìn)行，相比原始材料，具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的阻力上升速度要慢很多，顯示了該材料具有更長的使用壽命。
[0085]實(shí)施實(shí)例12、控制碳納米管生長時(shí)間(1000小時(shí))制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0086]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0087]催化劑溶液為Mg(NO3)2:Cu (NO3)2:A1 (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 0.0001mg/ml水溶液。將混合液倒入超聲波霧化器產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為10個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0mm/s。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙烯=3:1:1，氣體流速為
0.03mm/s，升溫到800°C，反應(yīng)1000小時(shí)，得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
[0088]實(shí)施實(shí)例13、控制碳納米管生長時(shí)間(0.1秒)制備具有梯度結(jié)構(gòu)碳納米管空氣過濾材料
[0089]先對石英纖維過濾介質(zhì)(纖維平均直徑為3微米，厚度為0.43毫米，橫截面為IOOm2)進(jìn)行催化劑負(fù)載，其過程如圖2所示。
[0090]催化劑溶液為Mg (NO3)2:Cu (NO3)2:Al (NO3) 3 摩爾比為 0.8:0.8:1 的 lg/ml 水溶液。將混合液倒入超聲波霧化器產(chǎn)生Mg (NO3) 2、Cu (NO3) 2和Al (NO3) 3的混合氣溶膠顆粒，氣溶膠顆粒經(jīng)過擴(kuò)散干燥后，通過石英纖維過濾材料。氣溶膠顆粒的濃度可以通過調(diào)節(jié)氣溶膠噴霧器的載氣氣流來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠顆粒的大小為lOOnm，濃度為IX IO15個/立方厘米，載氣為高純氮?dú)?，氣速?0L/min。根據(jù)空氣過濾的原理，氣溶膠顆粒將在石英纖維的表面沉積，且氣溶膠顆粒的濃度將沿著過濾材料厚度方向，迎風(fēng)面向下遞減。氣溶膠顆粒的負(fù)載量可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí)間以及氣溶膠的濃度來控制，在本實(shí)施例中，氣溶膠的負(fù)載時(shí)間為30分鐘。將負(fù)載好催化劑顆粒的石英纖維膜進(jìn)行碳納米管生長，在本實(shí)施例中，以氬氣與氫氣為保護(hù)氣氛，乙烯為碳源，配比為氬氣:氫氣:乙醇=3:1:1，氣體流速為30mm/s，當(dāng)反應(yīng)段溫度上升至800°C時(shí)，迅速打開乙烯氣源隨后關(guān)閉，乙烯氣源的通入時(shí)間為0.1秒。得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料，碳納米管的平均管徑為15nm。
【權(quán)利要求】
1.一種具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料的制備方法，包括如下步驟: 以纖維過濾介質(zhì)作為基底，配制金屬催化劑；并使所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布；采用化學(xué)氣相沉積法在所述纖維過濾介質(zhì)的表面生長碳納米管，即得到具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:采用溶液浸潰法實(shí)現(xiàn)所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布； 所述溶液浸潰法包括如下步驟:將所述纖維過濾介質(zhì)浸泡在所述金屬催化劑的溶液中，然后取出所述纖維過濾介質(zhì)，使所述金屬催化劑的溶液中的溶劑沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向揮發(fā)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:采用氣溶膠噴霧法實(shí)現(xiàn)所述金屬催化劑沿所述基底的厚度方向呈梯度分布； 所述氣溶膠噴霧法包括如下步驟:利用氣溶膠發(fā)生裝置產(chǎn)生所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒；在載氣的帶動下，所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向通過所述纖維過濾介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于:所述金屬催化劑的溶液中的溶劑為水、乙醇、甲醇、丙酮、苯、二甲苯、二氯乙烷、氯仿、正己烷和環(huán)己烷中至少一種； 所述金屬催化劑的溶液中，所述金屬催化劑的濃度為0.0OOlmg/mL-lg/mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:所述溶液浸潰法中，所述溶劑揮發(fā)的方法為自然揮發(fā)法、加熱法或冷凍干燥法； 所述氣溶膠噴霧法中，所述氣溶膠發(fā)生裝置為基于Laskin原理的氣溶膠發(fā)生器、基于電磁派射原理的氣溶膠發(fā)生器、超聲波霧化器、Collison霧化器、DeVilbis霧化器或Lovelace霧化器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:通過加熱所述金屬催化劑產(chǎn)生金屬催化劑的氣溶膠顆粒；在載氣的帶動下，所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向通過所述纖維過濾介質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于:所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒在所述纖維過濾介質(zhì)內(nèi)部的梯狀分布與所述碳納米管的生長過程為同步原位進(jìn)行； 所述化學(xué)氣相沉積法中氣體狀態(tài)的碳源作為所述金屬催化劑的氣溶膠顆粒的載氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:所述金屬催化劑為Fe基催化劑、Co基催化劑、Ni基催化劑、Cu基催化劑、Mo基催化劑、Mg基催化劑和Al基催化劑中至少一種。 所述化學(xué)氣相沉積法的碳源為一氧化碳、C1-C7的烴類氣體、甲醇、乙醇、苯、二甲苯、正己烷和環(huán)己烷中至少一種； 所述生長的溫度為100°C-2000°C，時(shí)間為0.1秒-1000小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于:所述纖維過濾介質(zhì)的材質(zhì)為石英纖維、碳纖維、玻璃纖維、金屬纖維和聚合物纖維中至少一種，所述聚合物纖維的熔點(diǎn)為 300°C- IOOO0Co
10.權(quán)利要求1-9中任一所述方法制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料； 所述具有梯度結(jié)構(gòu)的碳納米管空氣過濾材料中，碳納米管的含量沿所述纖維過濾介質(zhì)的厚度方向遞增或遞減；所述碳納米管的管徑為0.4n m-lOOnm。
【文檔編號】B01D39/14GK103446804SQ201310397514
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】魏飛, 李朋, 張瑩瑩, 王春雅 申請人:清華大學(xué)