CN108579212A - 一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空气净化材料的技术领域，公开了一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用。方法：(1)将MXene纳米片、溶剂以及聚合物混合均匀，聚合物完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；(2)将聚合物溶解于溶剂中，得到聚合物纺丝液，该纺丝液作为芯层纺丝液；(3)将步骤(1)的壳层纺丝液和步骤(2)的芯层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到功能化纳米纤维过滤材料。本发明的功能化纳米纤维过滤材料对小颗粒污染物有非常好的分离效果，能够催化氧化空气中甲醛等有机污染物，同时抑制细菌的滋生。

Description

一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于空气净化材料技术领域，具体涉及一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法和应用。
背景技术
空气中的PM2.5严重影响着人们的生活，对人们的身体健康造成很大的威胁。PM2.5的组成复杂，粒径分布广泛，小于2μm的细颗粒物可以深入到人体的细支气管和肺泡，直接对人体肺功能产生影响。目前，我们对PM2.5的防治大多集中在室外个体防护方面，对室内空气的净化关注较少。然而，随着人们居住条件的提高，家庭装修普遍化，且为了节约能源，室内通常处于密闭状态，从而导致室内污染物浓度过高，另外，人们每天有超过80％的时间在室内度过，所以室内空气质量对我们的健康的影响尤为显著。
市场化的室内空气净化技术主要包括过滤法、吸附法、光催化法、负离子法和植物吸收法。过滤法是最直接有效的过滤空气中PM2.5的方法，但普通的空气过滤材料效率低、阻力高，不能满足人们对空气品质的要求，迫切需要开发一种高效低阻过滤颗粒物并可以去除空气中甲醛等空气污染物的功能性空气过滤材料。
静电纺丝纳米纤维过滤材料，由于其稀疏多孔的结构和相对较高的比表面积，在众多过滤材料中性能最为优越。但由于其一般由高聚物纺制而成，大多只能对空气中的悬浮颗粒进行拦截和静电吸附，不能除去空气中的细菌，病毒和有机污染物。近年来，很多专家学者通过用静电纺纳米纤维与功能化材料复合的方法制备出了各种复合功能化静电纺纳米纤维膜。
中国专利申请CN 103446803 A公开了一种抗菌空气过滤毡及其制备方法和应用。该发明是以静电纺高分子纳米纤维毡作为载体材料，通过静电喷涂的方式负载有一定浓度的纳米抗菌剂，纳米抗菌剂选自纳米银抗菌剂，制备时先配制纳米银抗菌剂悬浮液和高分子纺丝液，然后采用静电纺丝制备纳米纤维毡同步静电喷涂负载纳米抗菌剂，最后真空干燥。该技术的不足之处在于：其中的纳米抗菌剂选自纳米银抗菌剂，虽可以起到杀菌的作用，但其中的重金属银会对人体造成不可避免的伤害。
专利CN 104785018A公开了一种PVDF纳米纤维功能化空气过滤材料及其制备方法。该过滤材料包括一层聚丙烯微米纤维层和一层PVDF纳米纤维层，所述PVDF纳米纤维由纺丝溶液制成。该专利将聚丙烯微米纤维层作为基材，将PVDF树脂、混合溶剂和四丁基高氯酸铰搅拌混合，将基材通过高温压光辊热压，然后送入静电纺丝装置中喷涂。该技术的不足之处在于：这种过滤材料仅包含PVDF和聚丙烯两种材料，并没有特殊的杀菌及吸附油性颗粒的作用，而且制作工艺复杂，成本较高。
专利CN104815483A公开了一种复合抗菌空气过滤材料，它包括依次粘结的驻极织物层、静电纺纤维膜层和基材无纺布层，其中，静电纺纤维膜层和基材无纺布层的表面负载有壳聚糖和纳米TiO2光触媒。该方法虽然可以起到抗菌、消毒和除异味的功能，但制作工艺过于繁琐，喷涂层容易脱落。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种功能化纳米纤维过滤材料及其制备方法。本发明的功能化纳米纤维过滤材料能够高效的去除甲醛等有机污染物，高效分离小颗粒污染物，同时具有良好的抑制细菌滋生的作用过滤材料结构稳定。
本发明的另一目的在于提供上述功能化纳米纤维过滤材料的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制壳层聚合物纺丝液：
将MXene纳米片、溶剂以及聚合物混合均匀，聚合物完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；
(2)配制芯层聚合物纺丝液：将聚合物溶解于溶剂中，得到聚合物纺丝液，该纺丝液作为芯层纺丝液；
(3)静电纺丝：将步骤(1)的壳层纺丝液和步骤(2)的芯层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到功能化纳米纤维过滤材料。
步骤(1)中所述MXene纳米片以悬浮液的形式加入，通过氢氟酸刻蚀的方法制得MXene纳米片，然后分散于溶剂中，得到MXene纳米片悬浮液。所述溶剂为甲酸、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、水和丙酮中的一种以上。步骤(1)中溶剂为纳米片悬浮液中溶剂和/或另外加入的溶剂。
步骤(1)和(2)中所述溶剂各自独立地为甲酸、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、水和丙酮中的一种以上。
步骤(1)和(2)中所述聚合物各自独立地为聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇和聚乳酸中的至少一种。
更优选的，步骤(1)和(2)所述聚合物和溶剂各自独立地分别对应如下：
聚合物为聚酰胺，溶剂为甲酸；
聚合物为聚碳酸酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(0.5～1.5):1，优选为1:1；
聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷体积比为(2～6)：1，优选为4:1；
聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷的体积比为(0.5～5):1，优选为3:2；
聚合物为聚氨酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(2～4):1，优选为7:3；
聚合物为聚氯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(0.5～1.5)：1，优选为1:1；
聚合物为聚苯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺溶剂；
聚合物为聚丙烯腈，溶剂为N-N二甲基甲酰胺溶剂；
聚合物为聚乙烯醇，溶剂为水溶剂；
聚合物为聚乳酸，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂，N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的质量比为(2～6)：1，优选为4:1。
步骤(1)中所述聚合物纺丝液中MXene纳米片的含量为0.001～20wt％；
步骤(1)中所述聚合物纺丝液中聚合物的含量为5～25wt％。
步骤(2)中所述聚合物纺丝液中聚合物的含量为5～25wt.％。
步骤(3)中所述功能化纳米纤维过滤材料使用时，将功能化纳米纤维过滤材料固定在基底上，固定为可拆卸固定；如：固定在纱窗、窗帘、门帘上等。
所述基底为具有一定强度的多孔支撑层。
步骤(3)所述静电纺丝的工艺条件为：电压10～30kV，接收距离5～30cm，芯层纺丝液和壳层纺丝液的注射速度相同或不同，注射速度1～5mL/h，温度0～35℃，转速20-100r/min，相对湿度0～70％。
所述功能化纳米纤维过滤材料通过上述方法制得。
所述功能化纳米纤维过滤材料的纤维直径为100～900nm，其克重为0.01～5g/m2，孔隙率≥80％，孔径为1-10μm。
所述功能化纳米纤维过滤材料在空气过滤和/或防尘中的应用。
本发明的功能化纳米纤维过滤材料可以应用于工业粉尘过滤系统、室内空气过滤(如作为空气净化器滤芯和空调滤芯等)、机动车气体过滤系统(如用于车载空气净化器和尾气过滤器等)、另外还可以用作纱窗、窗帘、门帘等，也可以用于制作防护服和口罩等。
本发明在纳米纤维表面引入MXene纳米片，MXene是一种二维过渡金属碳化物或碳氮化物，化学式为Mn+1Xn，M代表过渡金属，X代表碳或者氮，n＝1、2、3。目前制备的MXene表面均附有官能团，因此也常用Mn+1XnTx来表示其化学式。将MXene掺杂到静电纺丝纳米纤维表面，在过滤颗粒物的同时，可以催化氧化空气中甲醛等有机污染物，同时抑制细菌的滋生。
与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：
(1)本发明采用同轴静电纺技术将MXene纳米片附着在纳米纤维表面，获得功能化纳米纤维过滤材料，节约了原料成本，同时加强了表面催化氧化甲醛等有机污染物的性能；
(2)本发明的功能化纳米纤维过滤材料具有良好的抑制细菌滋生的作用，可以大大减少空气中细菌感染，减少传染性疾病的发病率；
(3)本发明的功能化纳米纤维过滤材料中MXene纳米片，由于其独特的二维材料性质和其特有的表面官能团，使其加入到纺丝纤维时，与聚合物本身发生协同作用，对小颗粒污染物及甲醛等有机污染物有更加高效的分离效果；
(4)本发明功能化纳米纤维过滤材料的制备方法简单，不需要特殊装置和设备，可适用于一系列广泛的纳米纤维膜过滤材料的制备；
(5)本发明功能化纳米纤维过滤材料应用广泛，有很好的应用前景。
附图说明
图1是本发明所使用的静电纺丝设备的结构示意图；
图2是本发明所得功能化纳米纤维过滤材料固定于基底表面时的结构示意图；
图3是本发明所得功能化纳米纤维过滤材料进行过滤测试时的测试装置示意图；
图4是实施例3所得功能化聚碳酸酯+MXene纳米纤维过滤材料的扫描电镜(SEM)图；
图5是本发明所用MXene纳米片的扫描电镜(SEM)图；
图6是实施例2所得功能化聚氯乙烯+MXene纳米纤维过滤材料对悬浮颗粒物的过滤效率和对甲醛的光催化氧化效率图；PVC表示PVC静电纺丝制成的过滤材料，PVC+MXene表示实施例2的过滤材料。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
图1是本发明所使用的静电纺丝设备的结构示意图，该设备包括转筒接收器1、静电纺丝装置的推注系统2和静电高压提供系统3。
图2是本发明所得功能化纳米纤维过滤材料固定于基底表面时的结构及功能示意图，该材料包括功能化纳米纤维层4(即功能化纳米纤维过滤材料)，基底层5，功能化纳米纤维层4包括纳米纤维6和MXene纳米片7。
图3是本发明所得功能化纳米纤维过滤材料进行过滤测试时的测试装置示意图；该设备包括检测器8，气流进口9，气流出口10，腔室11，膜材料12。
实施例1～3中MXene纳米片通过以下方法制备：将1g LiF溶解到20ml盐酸中，然后再向溶液中加入1g Ti3AlC2，35℃下搅拌24h，得到的混合物用去离子水水洗，并在3500r的转速下进行离心分离，直至上清液的pH>6，将沉淀物分散在溶剂或混合溶剂中，超声10min，然后在3500r的转速下离心1h，得到的上清液即为含有MXene纳米片的悬浮液。此悬浮液中MXene的浓度为0.13mg/ml,此纳米片厚度约1.5nm。本发明所用MXene纳米片的扫描电镜(SEM)图如图5所示。
实施例1
一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乳酸(PLA)置于60℃的真空烘箱中干燥2h，得到干燥的聚乳酸；将11.4gMXene纳米片悬浮液(悬浮液中溶剂为DMF)与丙酮(悬浮液中DMF与丙酮的质量比为4:1)混合，加入0.75g干燥的聚乳酸，常温磁力搅拌24h，聚乳酸完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；MXene纳米片悬浮液中纳米片的SEM图如图5所示；11.4gMXene纳米片悬浮液的密度按照DMF的密度计算；
(2)将11.4g N-N二甲基甲酰胺和2.85g丙酮混合，加入0.75g干燥的聚乳酸粉末(厂家为阿拉丁)，常温磁力搅拌24h，聚乳酸完全溶解，得到芯层纺丝液；
(3)将步骤(1)的壳层纺丝液和(2)的芯层纺丝液通过同轴静电纺丝技术进行静电纺丝制备薄膜，具体使用图1所示的静电纺丝设备进行静电纺丝，将剪裁好的铝箔黏在转筒接收器上，调节静电纺丝参数，推注系统的平移速度为120mm/min，接收距离为30cm，静电高压为25kV，推注速度为2mL/h(芯层和壳层的推出速度速度相同)，转速50r/min，温度为25℃，相对湿度为70％，得到功能化纳米纤维膜(即功能化聚乳酸+MXene纳米纤维过滤材料)。过滤材料中纤维直径为500nm，克重为0.05g/m2，孔隙率85％，平均孔径为5μm。
将本实施例的功能化纳米纤维膜缓慢从铝箔上取出转移至基底(家用透明纱窗)上，就能进行空气过滤。
实施例2
一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚氯乙烯(PVC)粉末置于60℃的真空烘箱中干燥2h，得到干燥的聚氯乙烯(PVC)粉末；将5.625gMXene纳米片悬浮液(悬浮液中溶剂为DMF)与THF(悬浮液中DMF与四氢呋喃的质量比为1:1)混合，加入2.25g干燥的聚氯乙烯(PVC)粉末，常温磁力搅拌24h，聚乳酸完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；MXene纳米片悬浮液中纳米片的SEM图如图5所示；5.625gMXene纳米片悬浮液的密度按照DMF的密度计算；
(2)将6.375g N-N二甲基甲酰胺和6.375g四氢呋喃混合，加入2.25g干燥的聚氯乙烯粉末，常温磁力搅拌24h，聚氯乙烯粉末完全溶解，得到芯层纺丝液；
(3)将步骤(1)的壳层纺丝液和(2)的芯层纺丝液通过同轴静电纺丝技术进行静电纺丝制备薄膜，具体使用图1所示的静电纺丝设备进行静电纺丝，将剪裁好的铝箔黏在转筒接收器上，调节静电纺丝参数，推注系统的平移速度为120mm/min，接收距离为30cm，静电高压为30kV，推注速度为2mL/h(芯层和壳层的推出速度速度相同)，转速50r/min，温度为15℃，相对湿度为25％，得到功能化纳米纤维膜(即功能化聚氯乙烯+MXene纳米纤维过滤材料)。
过滤材料中的纤维平均直径为300nm，克重为2g/m2，孔隙率80％，平均孔径为3μm。
将本实施例的功能化纳米纤维膜缓慢从铝箔上取出转移至基底(家用透明纱窗)上，就能进行空气过滤。
实施例3
一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚碳酸酯(PC)粉末置于60℃的真空烘箱中干燥2h，得到干燥的聚碳酸酯(PC)粉末；将5.625g的MXene纳米片悬浮液(悬浮液中溶剂为DMF)与THF(悬浮液中DMF与四氢呋喃的质量比为1:1)混合，加入3.75g干燥的聚碳酸酯(PC)粉末，常温磁力搅拌24h，聚碳酸酯(PC)粉末完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；MXene纳米片悬浮液中纳米片的SEM图如图5所示；5.625gMXene纳米片悬浮液的密度按照DMF的密度计算；
(2)将5.625g N-N二甲基甲酰胺和5.625g四氢呋喃混合，加入3.75g干燥的聚碳酸酯(PC)粉末，常温磁力搅拌24h，聚碳酸酯(PC)粉末完全溶解，得到芯层纺丝液；
(3)将步骤(1)的壳层纺丝液和(2)的芯层纺丝液通过同轴静电纺丝技术进行静电纺丝制备薄膜，具体使用图1所示的静电纺丝设备进行静电纺丝，将剪裁好的铝箔黏在转筒接收器上，调节静电纺丝参数，推注系统的平移速度为100mm/min，接收距离为30cm，静电高压为30kV，推注速度为2mL/h(芯层和壳层的推出速度速度相同)，转速50r/min，温度为20℃，相对湿度为20％，得到功能化纳米纤维膜(即功能化聚碳酸酯+MXene纳米纤维过滤材料)。
过滤材料中的纤维平均直径为450nm，克重为0.01g/m2，孔隙率95％，平均孔径为4μm。
将本实施例的功能化纳米纤维膜缓慢从铝箔上取出转移至基底(家用透明纱窗)上，就能进行空气过滤。
本实施例所得的功能化纳米纤维过滤材料固定于基底上时的结构及功能示意图如图2所示，所得功能化纳米纤维过滤材料(即功能化聚碳酸酯+MXene纳米纤维过滤材料)的扫描电镜图如图4所示。
过滤测试：
实施例1、2、3所得功能化纳米纤维过滤材料用作空气过滤材料的过滤性能测试测试：测试的装置示意图如图3所示，图3是本发明所得功能化纳米纤维过滤材料进行过滤测试时的测试装置示意图。
本装置采用的污染空气的来源有两种，一是香烟烟雾，二是植物材料的燃烧烟雾。已经有证据证实，香烟烟雾中包含的PM(悬浮颗粒物)的粒径范围从0.01-10μm，并且它大约包含有7000种不同的化学物质，大部分是有害的甲醛(HCHO)和CO污染物。植物材料的燃烧烟雾也包含一个大粒径范围的PM和高浓度的甲醛(HCHO)和CO污染物。污染空气被稀释可测量水平后，通入实验装置的左边腔室内，采用粒子计数器(CEM，DT-9881)对污染空气进行监测。同时，在控制空气流速为5.33cm/s的情况下，采用压力计(UEi,EM201-B)测量滤膜气流的压力差。将滤膜裁剪成直径为10cm的圆形，有夹具夹持进行过滤测试。滤膜的过滤效率η即可表示为
η＝((C0-C2))/C0
式中：C0表示左侧腔室的空气污染物数量，
C1表示右侧腔室的空气污染物数量。
实验结果显示：实施例1、2、3所得功能化纳米纤维过滤材料用作空气过滤材料均对空气中PM的过滤效率达95％以上，对甲醛(HCHO)和CO的过滤效率达到60-80％，过滤压降在10～50Pa之间。
实施例2制备的过滤材料的性能测试如图6所示。图6是实施例2所得功能化聚氯乙烯+MXene纳米纤维过滤材料对悬浮颗粒物的过滤效率和对甲醛的光催化氧化效率图，其中PVC是指采用PVC通过静电纺丝制备的纺丝膜性能测试。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)配制壳层聚合物纺丝液：
将MXene纳米片、溶剂以及聚合物混合均匀，聚合物完全溶解，得到含MXene纳米片的聚合物纺丝液，该纺丝液作为壳层纺丝液；
(2)配制芯层聚合物纺丝液：将聚合物溶解于溶剂中，得到聚合物纺丝液，该纺丝液作为芯层纺丝液；
(3)静电纺丝：将步骤(1)的壳层纺丝液和步骤(2)的芯层纺丝液进行同轴静电纺丝，得到功能化纳米纤维过滤材料。
2.根据权利要求1所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：
步骤(1)和(2)中所述溶剂各自独立地为甲酸、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、水和丙酮中的一种以上；
步骤(1)和(2)中所述聚合物各自独立地为聚酰胺、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇和聚乳酸中的至少一种。
3.根据权利要求2所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(2)所述聚合物和溶剂各自独立地分别对应如下：
聚合物为聚酰胺，溶剂为甲酸；
聚合物为聚碳酸酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(0.5～1.5):1；
聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷体积比为(2～6)：1；
聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷的体积比为(0.5～5):1；
聚合物为聚氨酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(2～4):1；
聚合物为聚氯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为(0.5～1.5)：1；
聚合物为聚苯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺溶剂；
聚合物为聚丙烯腈，溶剂为N-N二甲基甲酰胺溶剂；
聚合物为聚乙烯醇，溶剂为水溶剂；
聚合物为聚乳酸，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂，N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的质量比为(2～6)：1。
4.根据权利要求3所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：混合溶剂的用量为：
聚合物为聚碳酸酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为1:1；
聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷体积比为4：1；
聚合物为聚对苯二甲酸丁二醇酯，溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合溶剂，三氟乙酸和二氯甲烷的体积比为3:2；
聚合物为聚氨酯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为7:3；
聚合物为聚氯乙烯，溶剂为N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂，N-N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的质量比为1：1；
聚合物为聚乳酸，溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶剂，N，N-二甲基甲酰胺和丙酮的质量比为4：1。
5.根据权利要求1所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述MXene纳米片以悬浮液的形式加入，MXene纳米片悬浮液中溶剂为甲酸、N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、三氟乙酸、二氯甲烷、水和丙酮中的一种以上；
步骤(1)中所述聚合物纺丝液中MXene纳米片的含量为0.001～20wt％；
步骤(1)中所述聚合物纺丝液中聚合物的含量为5～25wt％；
步骤(2)中所述聚合物纺丝液中聚合物的含量为5～25wt.％。
6.根据权利要求1所述功能化纳米纤维过滤材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述静电纺丝的工艺条件为：电压10～30kV，接收距离5～30cm，芯层纺丝液和壳层纺丝液的注射速度相同或不同，注射速度1～5mL/h，温度0～35℃，转速20-100r/min，相对湿度0～70％。
7.一种由权利要求1～6任一项所述方法得到的功能化纳米纤维过滤材料。
8.根据权利要求7所述功能化纳米纤维过滤材料，其特征在于：所述功能化纳米纤维过滤材料的纤维直径为100～900nm，其克重为0.01～5g/m2，孔隙率≥80％，孔径为1-10μm。
9.根据权利要求7或8所述功能化纳米纤维过滤材料在空气过滤和/或防尘中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述功能化纳米纤维过滤材料应用于工业粉尘过滤系统、室内空气过滤、机动车气体过滤系统、用作纱窗、窗帘、门帘领域，或者用于制作防护服和口罩。
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