配合物纤维 前言 近年来发现多种纺织纤维及其改性物均能与金属离子发生配位反应，并使其产生了新特性，这种配合物纤维为产业用纺织品方面的进一步应用提供了新途径。 其在工业废水中金属离子的富集、分离，海水中贵重金属离子的提取及高分子金属催化剂的制备等方面都具有良好的应用前景， 这对于环境保护和新型功能材料的制备具有非常重要的意义。目录配合物纤维概述1配合物纤维的种类2配合物纤维的应用3发展现状及前景401配合物纤维概述配合物纤维概述 概念 配合物纤维是纤维及其改性物与金属离子通过配位反应对纤维进行改性，赋予纤维新特性的一种配合物，属于有机高分子配合物的一个分支。 特性配合物纤维具有有机高分子配合物的一般特性。第一,人们可以通过对高分链的精密设计,利用高分子链在金属离子附近所形成的微畴场作用,形成金属配合物。而远离金属离子的高分子链,可通过电荷转移、氢键和静电相互作用等形成各种高分子场作用,以实现控制高分子金属配合物的结构和稳定性,电子状态和氧化还原性质。第二,高分子金属配合物具有高分子结构骨架,易干加工为各种形状,易于成膜以增大其表面,大大提高了它们作为新材料的实用性。02配合物纤维的种类配合物纤维的种类 配合物与螯合物螯合物是配合物的一种，由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物，通常比一般配合物要稳定。螯合纤维是配合物纤维中较为重要以及广泛的一种，纤维与金属离子配位反应通常以螯合物形式出现。 螯合纤维的结构特点结构：螯合纤维(Chelating Fiber , CHF)是一类多配位型聚合物，其功能基中存在着具有未成键孤对电子的N、O、S、P 等原子，这些原子能以一对孤对电子与金属形成配位键，构成与小分子螯合纤维物相类似的稳定结构。特点：比表面大,约为球形树脂的100倍,甚至比大孔树脂的比表面积还要大5-6倍。螯合纤维的直径比球形树脂平均直径要小1-2个数量级。其特殊的物理形态使其与吸附质有较大的接触面积,对流体阻力很小,扩散通道短,交换基团能充分反应。 螯合纤维分类合成方法1234 螯合纤维分类螯合基团胺肟型螯合纤维含硫螯合纤维含磷螯合纤维氨基螯合纤维 胺肟型螯合纤维1 胺肟型螯合纤维是指功能基团中含有碱性的NH2和酸性的=N-OH的结构,在与重金属离子发生配位螯合作用的时候,=N-OH结构中的氢会电离出来,然后会以O-形式和NH2中的N与带正电的重金属离子形成稳定的配位键,从而生成环状的螯合物。是研究最多的一类螯合纤维。 钯-偕胺肟纤维(Pd一AOCF)银-偕胺肟纤维(Ag一AOCF) 金-偕胺肟纤维(Au一AOCF) 含硫螯合纤维 含硫螯合纤维种类繁多,主要有硫脲型、聚硫醚型等。虽然含硫螯合纤维具有很好的吸附和螯合性能，但是由于含硫基团化学性质较活泼、可与多种金属离子产生配位作用，故含硫螯合纤维的存在吸附选择性较差、官能团不稳定等问题。2 含磷螯合纤维 P含有一对孤电子,可以与许多金属离子成配位键,成为螯合物,含P的螯合纤维也比较常见。含P螯合纤维如膦酸酯、亚膦酸酯基螯合纤维。3 多配位螯合纤维结构式 氨基螯合纤维 氨基螯合纤维一般是与胺类化合物、苯胼类化合物、氨基咪挫类化合物在一定条件下进一步反应制得。氨基螯合纤维中N原子含量高,N可与重金属离子生产多个配位键,故螯合和吸附能力强,是非常有潜力的一类螯合纤维。4 原料纤维表面 氨基膦酸纤维表面 纳米螯合纤维（新型）纳米材料是指在三维空间范围内至少有一维尺度处于纳米级的材料，纳米级的材料具有很多的特殊效应。纳米螯合纤维主要通过纳米纤维表面改性和直接成型两种技术制备。纳米螯合纤维具有更优越的吸附动力学和热力学特性。 纳米螯合纤维（新型）2014年童兰艳等制备了铅离子印迹纳米纤维和氨基乙酸型纳米纤维，以人工模拟重金属离子为吸附对象，考察了纳米纤维膜对模拟废水中金属离子的热力学、动力学、选择性、再生等吸附性能，研究结果表明，铅离子印迹纳米纤维对模板离子具有选择性吸附的作用，氨基乙酸型纳米纤维，是一种高吸附容量的纳米螯合纤维。 铅离子印迹纳米纤维形貌图 氨基乙酸纳米螯合纤维形貌图03配合物纤维的应用配合物纤维的应用 抗高压功能材料通过纤维与金属离子的配位反应，对纤维进行改性，可提高纤维断裂强度和体积比电阻。PVA-Fe()配合物功能纤维 具有比原纤维更强的绝缘性能 纤维的体积比电阻亦随之成指数性增长，由3.168109 cm 增加到 5.1261012。 抗菌功能材料抗菌纤维大致分为两类： 一类是本身带有抗菌功能的天然纤维，如某些麻纤维、竹纤 维等； 另一类是将抗菌剂加到纤维中制成的抗菌纤维，称为人工抗 菌纤维，如纳米抗菌纤维、金属纤维等。其制备方法有接枝 改性法、共混纺丝法以及后整理技术等。 直接把含有抗菌活性的金属离子配位到纤维表面形成抗菌纤 维的方法简捷、有效，且抗菌效果持久。如偕胺肟Cu()、 Hg()配合物纤维，均具有良好的抗菌性能。 离子交换和吸附材料 螯合纤维作为一种新型高效的离子交换与吸附材 料，是通过交联接枝反应，在纤维状聚合物骨架上引 入各种功能基团形成的一类多配位型高聚物，能通过 功能基团与金属离子形成多元环状螯合物，对金属离 子具有较高的吸附能力和吸附选择性。 如硫代酰胺基螯合纤维，该螯合纤维对Au3+，Ag+等贵金属离子具有良好的吸附性能，可用于混合溶液中 Ag(I)离子的吸附分离。 高分子金属催化剂 工业上酯化反应主要采用浓硫酸为催化剂，该法存在 设备腐蚀严重以及易引起碳化、聚合、脱水、脱羧等副反 应，同时存在严重的环境污染。因而，寻找对设备无腐蚀 性、环境友好的新型酯化反应催化剂具有重要意义。 配合物纤维作为催化剂，具有无腐蚀性，反应条件温 和，易与反应体系分离，可重复使用和再生的特点。如偕 胺肟-Fe(III)配合物纤维（AOFs-Fe(III)），对酯化反应 具有良好的催化活性和重复使用性能及再生功能。04发展现状及前景发展现状及前景 随着我国经济的迅速发展，环境及可再生循环利用问题越来越受到全社会的关注，配合纤维在这 方面的应用十分重要。近期对配合物纤维的研究主要集中在螯合物纤维的应用方面，尤其是偕胺肟螯合纤维。 螯合纤维作为一种新型技术纤维，其在金属资源保护、工业废水处理、海洋资源的利用等方面有广阔的应用前景，还可以应用于非均相催化、染料降解、抗菌杀毒、反应催化、荧光材料等领域。 近期相关论文：【1】殷杰.新型多功能螯合纤维的制备、表征及其对重金属离子吸附性 能的研究 D.湖南师范大学：工业催化，2014:15【2】徐正坦.一种PAN基偕胺肟螯合纤维对重金属离子的吸附性能J.离 子交换与吸附, 2014，30(1):070-076【3】YHirai.离子交换纤维J.纤维与纱线，2014，6:10-14【4】邹译慧.PAN光催化纤维的制备及其应用性能研究D.青岛大学：纺 织化学与染整工程，2014:12【5】童兰艳.重金属离子螯合纳米纤维的制备及吸附性能研究D.重庆 大学：化学工程，2014:4 纳米氧化银/偕胺肟复合纤维的制备及抑菌性能研究金盈等，2013年吡啶基-羧基两性纤维的合成新方法及应用 沙保峰等，2014年四乙烯五胺基膦酸螯合纤维的制备与性能研究孙耀冉等，2013年辐射交联聚丙烯腈偕胺肟纤维的制备及其对钒()的吸附研究卢丽丽等，2013年纳米硫化汞/偕胺肟复合纤维的制备及抑菌性能研究吴友吉等，2013年