Interfacial growth of 2D bimetallic metal-organic frameworks on MoS2 nanosheet for reinforcements of polyacrylonitrile fiber: From efficient flame-retardant fiber to recyclable photothermal materials

聚丙烯腈 纳米片 材料科学 纤维 碳化 复合数 化学工程 热稳定性 复合材料 二硫化钼 阻燃剂 聚合物 金属 双金属片 纳米技术 冶金 扫描电子显微镜 工程类
作者
Hongyun Peng,Liping Zhang,Min Li,Mingming Liu,Chunxia Wang,Dong Wang,Shaohai Fu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:397: 125410-125410 被引量:59
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.125410
摘要

Abstract The application of polyacrylonitrile (PAN) fiber in textile and industrial fields faces two important concerns: flammability and fiber waste. Herein, to address these concerns, novel sandwich-type Co-Zn ZIF/MoS2 hybrid nanosheets are synthesized by interfacial growth of 2D bimetallic zeolitic-imidazolate frameworks (Co-Zn ZIF) on the surface of molybdenum disulfide (MoS2) nanosheets, and employed as efficient nanofillers for reinforcing PAN fibers. On the one hand, the incorporation of 2 wt% Co-Zn ZIF/MoS2 hybrid nanosheets imparts excellent flame-retardancy and toxic volatiles (e.g., CO, HCN and aliphatic C–H compounds) elimination performance to PAN composite fibers. Moreover, it is observed that Co-Zn ZIF/MoS2 can catalyze the generation of carbon nanotubes (CNTs) during the burning of PAN fiber, which provides good contributions for flame-retardant enhancement. Simultaneously, the tensile strength and thermal stability (T5%) of 2 wt% Co-Zn ZIF/MoS2/PAN composite fiber are improved by 57.1% and 28.6 °C, respectively. On the other hand, through a facile carbonization, the flame-retardant 2 wt% Co-Zn ZIF/MoS2/PAN composite fibers are converted into CNTs/MoS2-containing carbon materials, which shows high absorption in full-range solar spectrum, endowing it with a high evaporation rate of 1.394 kg/m2/h under 1 sun irradiation and an energy conversion efficiency of 85.3% for solar steam generation.

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