背景技術
無機膜是一種以無機材料為基礎加工成型的膜，其出現的時間雖然較有機高聚物膜晚，但是發展非常迅速，前景十分廣闊。無機膜的研究和應用始于19世紀40年代，隨后，20世紀80年代至90年代，無機膜超濾和微濾技術開始創立并發展。在這個發展過程中，由于無機膜商品的大量問世及工業化應用，其已在水質處理、乳制品、飲料等工業中部分取代了有機高聚物膜。20世紀80年代中期，無機膜的制備技術有了新的突破，Twente大學的Burggraf等人采用溶膠-凝膠（Sol—Gel)技術研制出具有多層不對稱結構的微孔陶瓷膜，孔直徑可以達到3nm以下，這種膜已達到分離氣體的等級，成為有機高聚物膜的有力競爭對手。溶膠-凝膠（Sol—Gel)技術的出現，將無機膜的研究，尤其是陶瓷膜的研制推向一個新的高潮。20世紀90年代，無機膜的研究與應用進入第三個階段，即以氣體分離應用為主和陶瓷膜分離器一反應器組合構件的研究階段。
陶瓷膜是目前應用最廣泛的無機膜。與有機膜相比，陶瓷膜具有以下特點：1)熱穩定好，適用于高溫、高壓體系。使用溫度一般都可以達到400攝氏度，有時可以高達800攝氏度；2)化學穩定性好，能耐酸和弱堿，pH值適用范圍寬；3)抗微生物能力強，與一般微生物不發生生化及化學反應；4)無機膜組件機械強度大。無機膜一般都是以載體膜的形式應用，而載體都是經過高壓和焙燒制成的微孔陶瓷材料和多孔玻璃等，涂膜后再經過高溫焙燒，使膜非常牢固，不易脫落和破裂；5)清潔狀態好。本身無毒，不會使被分離體系受到污染，容易再生和清洗，當膜污染被堵塞后、可以進行反吹及沖洗，也可以在高溫下進行化學清洗；6)陶瓷膜孔徑分布窄，因而分離精度高。
埃洛石納米管（Halloys1teNanotubes,HNTs)是一種具有天然納米管結構的娃酸鹽型無機材料，具有優異的熱、力學性能，在增強增韌高分子材料、藥物定向釋放載體等領域也有著廣闊的應用前景。現有的陶瓷膜制備技術無法便捷實現對于陶瓷膜孔隙率及孔徑的定量可控。因此，需要一種采用埃洛石納米管作為膜材料，利用靜電紡絲技術制備而成的陶瓷膜。
具體內容
個技術問題在于提供一種納米多孔陶瓷膜，該陶瓷膜由埃洛石納米管制備而成，是無機膜領域的新型材料。該膜耐腐蝕性好，具有比表面積大、多孔等優點，在過濾、催化劑載體及高溫氣體凈化等領域有著廣闊的前景。
第二個技術問題在于提供一種納米多孔陶瓷膜的制備方法。該制備方法成功地將埃洛石納米管（HNTs)制備成了無機多孔陶瓷管膜。該制備方法操作簡單、可控性強、成本低。
為了解決本發明的個技術問題，提供一種納米多孔陶瓷膜，所述納米多孔陶瓷膜由埃洛石納米管制備，所述納米多孔陶瓷膜的孔隙率為35-85%。
進一步地，所述埃洛石納米管包括改性埃洛石納米管。
進一步地，所述改性埃洛石納米管由下列方法制備：將埃洛石納米管加入至5～15倍質量的無水乙醇中并混合均勻，加入埃洛石納米管十分之一至五分之一質量的三乙氧基辛基硅烷，充分混勻后在80℃反應1小時。
為了解決本發明的第二個技術問題，提供一種納米多孔陶瓷膜的制備方法，包括如下步驟：
將埃洛石納米管分散于有機溶劑中，加入高分子聚合物，攪拌至均勻一致，以獲得能夠用于靜電紡絲的紡絲液；所述有機溶劑與高分子聚合物的質量比為4:f9:1；所述埃洛石納米管與高分子聚合物質量比小于或等于1；
利用靜電紡絲方法，將紡絲液制備成為高分子/埃洛石納米管復合纖維膜；
將所述復合纖維膜燒結，去除高分子聚合物，得到所述的納米多孔陶瓷膜。
進一步地，所述制備方法還包括將所述復合纖維膜壓制成型的工藝，以獲得具有特定尺寸及密度的陶瓷膜。
進一步地，所述壓制成型的工藝包括采用O.2^5MPa的壓力。
利用靜電紡絲方法制備納米多孔陶瓷膜的優點有以下幾項：首先，此方法對燒結前的復合纖維膜的厚度、密度及纖維的微觀形貌可控。其次，此方法還可以通過調節紡絲溶液的成份和紡絲工藝來控制燒結后樣品的孔徑及孔隙率大小。
進一步地,所述高分子聚合物為聚苯乙烯（PS)、聚丙烯腈（PAN)、聚乙烯卩比咯燒酮（PVP)、聚乳酸-羥基乙酸（PLGA)、聚乙烯醇（PVA)、聚環氧乙烷（ΡΕ0)、聚酰胺類高聚物(PA)中的一種或兩種以上。
進一步地，所述高分子聚合物的分子量為1OW～150W。
進一步地，所述埃洛石納米管包括改性埃洛石納米管。埃洛石納米管是親水性的，改性之后由于接枝上了含有脂肪鏈的有機物，改性埃洛石納米管具有親油性質。本發明優選采用高分子聚合物作為分散介質，其中有些為親油性分散介質，根據相似相容原理，改性后的埃洛石納米管在親油性高分子聚合物中具有良好的分散性，從而可以保證高濃度埃洛石納米管在親油性高分子聚合物中的均勻分散，使得制備而成的無機膜孔徑均一，微觀形貌無明顯缺陷。
進一步地，所述改性埃洛石納米管由下列方法制備：將埃洛石納米管加入至5～15倍質量的無水乙醇中并混合均勻，加入埃洛石納米管十分之一至五分之一質量的三乙氧基辛基硅烷，充分混勻后在8(Tl20°C反應1飛小時。
進一步地，所述有機溶劑與本發明采用的高分子聚合物能有良好的相溶性當高分子聚合物選用PS時，優選選用N，N-二甲基甲酰胺（DMF)與四氫氟喃（THF)以質量比3：1配制得到的有機溶劑。
進一步地，所述的靜電紡絲通過本領域現有公開技術即可達到本發明的技術效果。本發明優選采取以下工藝：將配制好的透明溶液放置于一次性注射器中，金屬針頭內徑O.4^0.5mm，然后將高壓電源連接到金屬針頭上，滾筒接地，旋轉速度為10(T5000rpm。溶液泵出速度為2(Γ50μ1/m1n，調節紡絲電壓為5～30KV，針頭到收集滾筒的距離為1Ocm～15cm。最后制得高分子聚合物/埃洛石納米管復合纖維，滾筒在高速旋轉下收集復合纖維，得到排列整齊的復合纖維膜。該膜的厚度可根據需要自己控制。
進一步地，所述燒結過程的工藝為：控制升溫速度為5～20°C/m1n升溫至30(T500°C。在該溫度保溫廣3小時使高分子聚合物充分燃燒、裂解。按5～20°C/m1n升溫速率升溫至85(Γ1050Ό，在此溫度進行保溫，保溫時間為2～8小時。
進一步地，所述燒結過程可在空氣環境、真空環境或惰性氣體保護環境下進行。通過控制整個系統的燒結氣氛，從而控制材料的燒結行為。整個燒結的過程中，可使系統處于空氣環境下，使有機物的氧化燃燒更為充分完全，得到的產物為埃洛石納米管薄膜。此外，還可利用真空泵對整個系統抽真空，讓燒結過程處于真空狀態，或在系統中通入高純氮氣或氬氣，使燒結過程處于惰性氣體保護狀態，因此，高分子聚合物將在一定的溫度下發生裂解、碳化，最后得到無機物/碳復合材料。
有益效果：
1.通過本發明的制備工藝，可制得一種新型的納米多孔陶瓷膜，1)該陶瓷膜采用埃洛石納米管，具有優異的力學性能、化學穩定性以及熱穩定性等，在O.1mol/1的稀硫酸中，浸泡7天，其質量損失率不超過2%(測試時樣品的質量不超過1g)，且所得的無機膜能長期在900°C的高溫環境下工作；2)該陶瓷膜呈多孔結構，具有較大的比表面積，在過濾以及吸附方面具有優異的性能，采用真空浸潰法測量得到的孔隙率可達35-85%；3)該陶瓷膜可通過調節燃燒氣氛，控制最終產物的殘余碳含量。