AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的制备及对金属离子的吸附性能

采用双喷头电纺丝技术,将尼龙(PA-66)纤维增强的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜(PAN/PA-66)与盐酸羟胺进行偕胺肟化反应,制备了一种偕胺肟化聚丙烯腈/尼龙复合纳米纤维膜(AOPAN/PA-66).通过红外光谱及扫描电子显微镜等方法研究了偕胺肟化前后纳米纤维膜的组成、形貌和力学性能;并考察了AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜对铜离子和铅离子的吸附性能.结果表明,AOPAN/PA-66复合纳米纤维膜的抗拉伸强度及断裂伸长率分别为4.73 MPa和30.76%,对Cu(Ⅱ)及Pb(Ⅱ)的吸附量分别为67.5和75.4 mg/g.     

偕胺肟化PAN纳米纤维膜除铬性能的研究

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,再以盐酸羟胺为改性剂对PAN纳米纤维膜进行偕胺肟化处理成功制备出偕胺肟化纳米纤维膜(AOPAN).通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、水接触角等对其物理化学性质进行表征并研究其吸附重金属Cr(Ⅵ)的能力.结果表明,PAN纳米纤维在水浴温度60℃,水热时间3.5 h条件下进行改性后,纤维直径明显变粗,并且有一定程度的弯曲.由红外光谱(FTIR)分析发现改性后的PAN纳米纤维膜在3500~3300 cm~(-1)范围内出现了2个双峰,并且接触角由114.5°变为29.8°,说明成功地将PAN纳米纤维改性为含有—NH_2基团的AOPAN纳米纤维.该AOPAN纳米纤维膜对铬的吸附实验表明,在p H=2时,吸附约5 h后达到最佳除铬效果,吸附量可达102.5 mg/g,并且满足准一级动力学方程,符合Langmuir吸附模型.主要是由于制备的AOPAN含有—NH_2基团,在酸性条件下被质子化为—NH_3~+,更易与HCr O_4~-结合.而且这种膜材料在使用后便于取出,经稀Na OH溶液洗涤后,能够重复使用,循环4次后仍能保持50%以上的去除率,在处理重金属离子方面具有非常大的潜力.     

同轴静电纺丝再经两步后处理制备PAN基中空碳纤维

采用聚丙烯腈(PAN)溶液作为壳层,甲基硅油作为芯层,利用同轴静电纺丝技术制备出外径为3μm的同轴PAN复合纤维,经过预氧化和炭化后可以制得直径约为1μm的中空碳纤维.采用扫描电镜(SEM)观察中空纤维形貌.傅立叶红外光谱分析仪(FTIR)表征了热处理前后纤维成分变化.分析了同轴射流结构、芯液/壳液流速比Vin/Vout对中空结构的影响.研究表明,同轴内针尖伸出外针尖的距离Zp是影响同轴射流形成的主要因素,伸出长度Zp约为外针孔半径rout的1/2时得到同轴射流,Zp>0.7rout时从冠状锥体周围产生许多射流,不能在锥顶部形成同轴射流.芯液/壳液流速比Vin/Vout对中空结构的形成有较大影响,当Vin/Vout=0.5时得到多孔纤维,增大芯液流速,当Vin/Vout=1时得到中空纤维,继续增大Vin/Vout=2时得不到同轴射流.     

丁二酸酐接枝纤维素纳米纤维膜及其重金属离子吸附

采用热致相分离(TIPS)法以三醋酸纤维素(TCA)为原料成功制备直径为(110±28)nm TCA多孔纳米纤维膜。将TCA纤维膜通过水解转化为纤维素(Cell)、接枝制备丁二酸酐接枝改性纤维素(Cell-g-SAA)膜。将Cell膜和Cell-g-SAA膜用于吸附水中Cu~(2+)、Pb~(2+),并对膜样品的吸附动力学、等温吸附和吸附热力学进行了研究。结果表明,二级动力学拟合和Langmuir模型更适合于该体系。与Cell膜相比,改性后Cell-g-SAA膜对Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别从51.73和34.29 mg/g增加到116.41和51.73 mg/g。纤维膜对Cu~(2+)、Pb~(2+)的吸附更趋近于单层吸附且化学吸附占主导地位。     

掺杂羧基化碳纳米管的纳米碳纤维前驱体的制备及表征

为获得结构完整、 性能优良的纳米碳纤维前驱体, 采用静电纺丝法制备了掺杂羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维. 用扫描电子显微镜、 偏振红外光谱、 透射电子显微镜、 拉曼光谱及拉伸性能测试等对杂化纳米纤维的微观结构和力学性能进行了研究, 分析了MWCNTs含量的影响. 实验结果表明, 5%(质量分数)的MWCNTs掺杂量为杂化纳米纤维直径的突变点, 且MWCNTs的加入有利于PAN分子链的取向, MWCNTs在PAN纤维中大体上沿纤维轴向取向分布. 3%MWCNTs/PAN杂化纳米纤维的拉伸强度和拉伸模量分别达到88.6 MPa和3.21 GPa.     

PAN/PEO和CA/PEO同轴静电纺丝纤维的制备及其力学性能研究

近年来,同轴静电纺丝技术广泛地用于制造各种多功能复合材料,同时聚合物受限结晶行为的研究倍受关注,许多方法被用来制备结晶性聚合物的受限空间。结合这两种研究背景,本文利用同轴静电纺丝技术,制备了聚丙烯腈(PAN)/聚氧化乙烯(PEO)和醋酸纤维素(CA)/PEO两种复合纤维,通过扫描电子显微镜和透射电子纤维镜对复合纤维形态结构分析,发现复合纤维具有皮芯结构,其中PEO作为芯层被包裹在外层PAN或CA中,同时改变静电纺丝时PEO溶液的浓度,复合纤维的直径和PEO芯层的直径也随之改变,从而为结晶性聚合物PEO提供了不同尺寸的受限空间。此外,对复合纤维膜进行了力学性能测试,结果发现CA/PEO复合纤维膜的拉伸性能要优于PAN/PEO复合纤维膜。     

聚丙烯腈纳米纤维载银复合膜绿色制备及其催化性能

采用静电纺丝技术和化学镀方法相结合的方法,用聚丙烯腈(PAN)纳米纤维作为载体,以绿色环保的胺化改性替代化学镀传统的敏化、活化前处理,再化学镀银制备胺化聚丙烯腈纳米纤维载银复合膜(Ag/APAN).SEM、XPS、XRD、FTIR等结果表明,银离子能够吸附在经胺化处理后的PAN纳米纤维表面,且能够在纤维表面生成少量单质银;单质银作为催化活性中心,有效地促进化学镀银的进行,在PAN纳米纤维表面生成均匀致密的银纳米粒子层,制备出了以PAN纳米纤维为核,银层为壳的核壳结构复合膜.银纳米粒子附着在纳米纤维表面,可以使银纳米粒子的催化性能得到充分发挥.通过对催化邻-硝基苯胺与硼氢化钠之间氧化还原反应的研究表明,所制备的Ag/APAN纳米纤维复合膜具有很好的催化效果,且不会造成反应体系的二次污染.     

ZnO-聚丙烯腈基复合碳纳米纤维修饰电极测定Pb~(2+)

以ZnO与聚丙烯腈(PAN)的混合液为前驱液,利用静电纺丝技术制备ZnOPAN纳米纤维,经预氧化和碳化处理得到ZnO纳米粒子负载碳复合纳米纤维(ZnOCNF)。扫描电镜(SEM)表征结果显示,ZnO纳米粒子在CNF表面分散均匀,且随着ZnO含量增加,纤维变细而粗糙。ZnO-PAN的比例为5∶6时,仍能得到纤维丝。接触角测试表明随着ZnO含量提高,纤维表面的水润湿性逐渐提高。同时,成功制备了ZnO-CNF复合纳米纤维修饰玻碳电极(ZnO-CNF/GCE),循环伏安(CV)法及电化学阻抗结果证明复合物膜成功修饰。方波溶出伏安(SWV)法结果表明,该修饰电极对重金属离子Pb~(2+)有灵敏的响应。在优化条件下,Pb~(2+)的溶出峰电流与其浓度在4.8×10-10~4.8×10-7 mol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限(S/N=3)为2.4×10-10 mol/L,电极抗干扰性强、稳定性好。利用该方法测定了实际水样中Pb~(2+),并与电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)进行对比,结果一致。     

卡波普改性纳米纤维基复合纳滤膜的结构与性能

以仿生胶黏剂卡波普(carbopol,CP)改性的聚丙烯腈(polyacrylonitrile,PAN)纳米纤维膜为基膜,以哌嗪和均苯三甲酰氯分别为水相单体和有机相单体采用界面聚合法制备得到一种功能阻隔层为聚哌嗪酰胺(polypiperazine-amide,PA)的纳米纤维基复合纳滤膜(PAN/CP/PA).傅里叶红外光谱表明CP凝胶中的羧基(—COOH)与PAN纳米纤维层中的氰基(—CN)形成氢键,同时与水相单体哌嗪上的仲胺基形成羧酸铵盐离子键(—COO-H2N+),使得复合纳滤膜各层之间相互作用增强.分别以卡波普改性前后的PAN纳米纤维膜为基膜,采用相同界面聚合工艺制备PAN/PA和PAN/CP/PA复合滤膜,其力学性能测试表明,CP凝胶的引入将PAN纳米纤维基膜与功能阻隔层之间有效黏合在一起,实现了复合膜结构的一体性,整体的断裂强度由15.1 MPa提高至24.2 MPa.对比2种复合膜的盐水过滤性能,PAN/CP/PA复合膜对二价硫酸盐的截留效果与PAN/PA复合膜保持一致,对硝酸盐类和MgCl2的截留效果明显优于PAN/PA复合膜,其缘由归因于CP凝胶层中含有大量的羧基增强了PAN/CP/PA复合纳滤膜荷负电性.同时,CP凝胶本身的亲水性使得PAN/CP/PA复合膜的平均过滤水通量(20.3 L/m2h)与PAN/PA复合膜的平均过滤水通量(20.9 L/m2h)相比基本保持不变.     

多孔对叔丁基酰胺化杯[8]芳烃/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对锶离子吸附性能的研究

本文选用纳米SiO_2为造孔剂,将酰胺化杯[8](Amide-Cal[8])、聚丙烯腈(PAN)、纳米SiO_2进行混纺,获得SiO_2/Amide-Cal[8]/PAN复合纳米纤维。在碱性条件下,将SiO_2移除后得到多孔Amide-Cal[8]/PAN复合纳米纤维。研究了SiO_2掺杂量对复合纳米纤维形貌的影响。研究了刻蚀前后纳米复合纤维Amide-Cal[8]/PAN对金属Sr~(2+)的吸附能力。实验结果显示,SiO_2移除后,由于纤维比表面积的增加,杯芳烃有效吸附位点的增加,复合纳米纤维的吸附性能明显提升。掺杂5wt%SiO_2的复合纳米纤维,经刻蚀后的复合纳米纤维Sr~(2+)的吸附量最高为507.6 mg·g~(-1),比未掺杂SiO_2的Amide-Cal[8]-15/PAN的吸附能力提高了1倍。多孔Amide-Cal[8]/PAN复合纳米纤维对Sr~(2+)的吸附等温模型既符合Langmuir吸附等温模型,也遵循Freundlich吸附等温模型,理论推算最大吸附量q_m可达到527.21 mg·g~(-1)。     

静电纺丝法制备聚丙烯腈/聚苯胺复合纳米纤维及其表征

利用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)和苯胺(ANI)为前驱物,用过硫酸胺(APS)溶液在低温下缓慢氧化聚合,制备了PAN/PANI复合纳米纤维,直径约500 nm.通过扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和激光拉曼(RAMAN)光谱仪等测试手段对材料的形貌和结构进行了表征.探讨了材料制备过程中影响纤维形貌、尺寸、均匀度的因素和PANI含量对复合纤维导电性能的影响,结果表明,PAN浓度、ANI的加入量和电压是影响纤维特性的主要因素;PANI在PAN基体中呈纳米尺寸分布,复合纳米纤维具有良好的导电性能,导电率可达10-2S/cm.     

Bi_(20)TiO_(32)/聚丙烯腈复合纳米纤维的制备及其对异丙隆的光催化降解性能

采用溶剂热法制备了可见光响应型光催化剂Bi_(20)TiO_(32),为了实现该光催化剂的固定化负载,进一步以Bi_(20)TiO_(32)和聚丙烯腈(PAN)为原料,通过同轴静电纺丝法制备了不同光催化剂含量的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维。通过这一途径一方面可以便于光催化剂的回收利用,另一方面纳米纤维结构可以提高光催化剂与有机污染物反应的接触面积。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和氮气吸附-脱附法对样品的物相组成、形貌结构、光谱吸收和比表面积等进行表征。研究了在可见光照射下Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维膜对苯脲类农药异丙隆的光催化降解性能。结果显示,制备的Bi_(20)TiO_(32)光催化剂禁带宽度为2.35 eV,属于典型的可见光响应型光催化剂。制备的Bi_(20)TiO_(32)/PAN复合纳米纤维直径在600~700 nm,Bi_(20)TiO_(32)可以在纳米纤维表面均匀负载,复合纳米纤维膜对可见光具有明显的响应性,对异丙隆具有很好的光催化降解效果,其中光催化剂质量分数为25.7%的样品S3对异丙隆的降解率最高可达到87%。这一研究表明,通过同轴静电纺丝法将光催化剂负载于有机纳米纤维表面,可以保持光催化剂原有光催化效果,是实现光催化剂固定化一条较好的途径。     

静电喷雾结合热压处理制备荷负电PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜及其纳滤性能研究

以静电纺丝聚丙烯腈(PAN)纳米纤维作为多孔支撑层,以亲水材料聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为亲水表层材料,通过静电喷雾技术将亲水表层材料沉积在纳米纤维多孔基膜表面,然后将表层PVA-SA纳米串珠层通过水蒸气加湿辅助热压成膜处理在PAN基膜上软化压延形成完整的致密薄膜,最后经过戊二醛交联制备PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜.通过对加湿时间、热压温度、热压时间以及PVA-SA静电喷雾时间等成膜工艺条件和交联条件进行优化制备出结构完整的PVA-SA/PAN纳米纤维基复合滤膜.所制备的复合滤膜荷负电,它对阴离子染料具有较好的过滤效果:在0.6 MPa的操作压力下对100 mg/kg的固绿染料的渗透通量为57.1 L/(m~2h),截留率为96.8%.     

铜,铅,镉,锌-乙二胺-8-羟基喹啉络合物极谱吸附波

在乙二胺-8-羟基喹啉底液中,Cu~(2+),Pb~(2+),Cd~(2+),Zn~(2+)能产生灵敏的络合物吸附波,导数峰电位依次为-0.61V,-0.74V,-0.94V,-1.4V(vs SCE)。测定下限均为5×10~(-8)M。线性范围依次为0-3×10~(-6)M,0-4×10~(-6)M,0-6×10~(-6)M和0-1.5×10~(-5)M。应用本法同时测定多种水样的Cu~(2+),Pb~(2+),Cd~(2+),Zn~(2+),结果良好。实验部分 1.主要仪器和试剂:JP-1A型示波极谱仪(成都仪器厂)。铜,铅,镉,锌标准液:以纯金属配制,使用时稀释至所需浓度。混合液I:0.5M 柠檬酸三钠和0.01M Mg~(2+)。混合液     

ZnO/PAN亚微米复合纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)和醋酸锌[Zn(Ac)2]为前驱物,制备了Zn(Ac)2/PAN复合纤维。利用六亚甲基四胺[(CH2)6N4]辅助的水热合成法,成功制备了具有异质结构的ZnO/PAN亚微米复合纤维。利用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散光谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)等对产物的形貌和结构进行表征。结果表明,ZnO纳米粒子均匀地生长在PAN纤维表面,形成了ZnO/PAN亚微米复合纤维。以罗丹明B为目标降解物,对光催化性能进行评价,结果表明,ZnO/PAN亚微米复合纤维具有良好的光催化活性。     

静电纺丝技术制备NiO@Al2O3@TiO2同轴三层亚微米电缆及其形成机理

采用静电纺丝技术,通过改进实验装置,采用同轴三喷嘴实验装置代替传统的单喷嘴实验装置,在最佳的纺丝条件下制备了[Ni(CH3COO)2+PVP]@[Al(NO3)3+PVP]@[Ti(OC4H9)4+CH3COOH+PVP]前驱体复合电缆,将其进行热处理,制备出了NiO@Al2O3@TiO2同轴三层纳米电缆. 采用差热-热重(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析技术对样品进行了表征. 结果表明,所得产物为NiO@Al2O3@TiO2同轴三层纳米电缆. 纳米电缆芯层为NiO,直径大约为137.83±8.85 nm;中间层为Al2O3,厚度大约为215.11±8.66 nm;壳层为TiO2,厚度大约为156.26±16.50 nm. 对NiO@Al2O3@TiO2同轴三层纳米电缆的形成机理进行了讨论.     

同轴静电纺丝法制备ZnO/Ag2O纳米纤维材料及其光电催化性能研究

以醋酸锌和乙酰丙酮银为前驱体, 通过同轴静电纺丝和热处理过程在氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃上制备了ZnO/Ag₂O同轴纳米纤维. 采用X射线衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 拉曼光谱和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对材料进行了表征. 以氙灯模拟可见光光源, 亚甲基蓝为目标降解物, 考察了所制备纳米纤维的光电催化活性. 结果表明, 同轴ZnO/Ag₂O纳米纤维具有壳核类似结构(ZnO为壳, Ag₂O为核), Ag₂O与ZnO形成的异质结和杂质能级降低了ZnO的带隙能, 提高了对可见光的利用率. 在可见光下, 与纯ZnO相比, ZnO/Ag₂O具有很强的光电催化能力, 并且Ag₂O的量对同轴纤维光电催化活性影响很大, 在同样光电催化条件下, ZnO/Ag₂O-7同轴纳米纤维的光电催化效果最好, 亚甲基蓝降解率达93%, 动力学常数最大为1.13×10 ^-2 min ^-1.     

PAEA纳米纤维膜的制备及除铬性能研究

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,再以乙二胺为改性剂对PAN纳米纤维膜进行化学处理,制备出具有氨基的改性PAN纳米纤维膜(PAEA).通过扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、水接触角等对其物理化学性质进行表征并研究其对重金属离子Cr(VI)的吸附能力.结果表明:PAN在水浴温度95°C,水热时间2 h条件下改性后,纤维直径明显变粗且有一定的弯曲.由FTIR分析发现改性后的PAN在3050～3300 cm-1范围内出现了特征峰,并且水接触角减小为44.7°,说明成功地将PAN纳米纤维膜改性为含有亲水性―NH2基团的PAEA纳米纤维膜.除铬实验表明:在pH=2时,吸附约10 h后达到最佳除铬效果,吸附量可达175.94 mg/g.这种膜材料在使用后经稀NaOH溶液洗涤后,能够重复使用,循环4次后仍能保持70%左右的去除率,在处理重金属离子方面具有非常大的潜力.     

混合改性PAN纳米纤维铁配合物的吸附-催化双功能在有机染料去除中的应用

将静电纺丝法制备的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜用不同比例的盐酸羟胺和水合肼混合溶液改性,再与Fe3+离子进行配位反应,制备了5种不同表面结构的改性PAN纳米纤维铁配合物;考察了水合肼加入量对纤维铁配合物的制备及对偶氮染料活性红195去除能力的影响.结果表明,随着水合肼加入量的增大,改性PAN纳米纤维的直径减小且其铁配合物表面的铁离子配合量降低;3种混合改性PAN纳米纤维铁配合物均对活性红195具有优良的吸附和光催化降解功能,可通过2种功能之间的协同效应实现快速去除水溶液中染料分子的目的.     

静电纺丝制备多孔碳纳米纤维及其电化学电容行为

采用静电纺丝技术,以聚丙烯腈(PAN)/醋酸锌为前驱体制备复合纳米纤维,随后经碳化、酸化获得多孔碳纳米纤维.扫描电子显微镜(SEM)观察发现,碳纳米纤维表面分布大量孔洞.N2吸脱附等温曲线(BET)测试材料比表面积达413m2·g-1.循环伏安法(CV)和恒流充放电(CP)性能测试表明:多孔碳纳米纤维具有较好的电化学性能,在1A·g-1的电流密度下比电容达275F·g-1.相比碳纳米纤维比容量提高了162%.