不同直径改性PAN纳米纤维膜与Fe^(3+)的配位反应及其配合物对有机染料降解的催化性能

使用静电纺丝技术和偕胺肟反应制备了三种不同直径的改性聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,然后将它们作为配体分别与Fe3+进行配位反应制备改性PAN纳米纤维膜铁配合物,重点研究了三种改性PAN纳米纤维膜与Fe3+配位反应的动力学特性及其温度和Fe3+初始浓度的影响.最后将其作为非均相Fenton反应催化剂应用于染料降解反应中,考察了改性PAN纳米纤维膜直径对其催化活性的影响.结果表明,在所涉及的温度和浓度范围内,改性PAN纳米纤维膜与Fe3+之间配位反应不仅符合Langmuir和Freundlich吸附等温式,而且可理想地使用Lagergren准二级动力学方程进行描述,反应速率常数随着Fe3+初始浓度的增加而逐渐降低.在相同反应条件下,较小直径的纤维膜更容易与Fe3+发生配位反应,且反应速率常数和Fe3+配合量均随着纤维直径的降低而增大.不同直径改性PAN纳米纤维膜铁配合物在暗态条件下对染料的氧化降解反应表现出很好的催化活性,且在辐射光下其催化活性得到加强.改性PAN纳米纤维膜铁配合物的催化作用受到纤维直径的显著影响,由中等直径纳米纤维构成的配合物表现出最高的催化活性.

改性PAN纳米纤维铁配合物的制备及其催化降解染料性能的比较研究

分别以聚丙烯腈(PAN)纳米纤维和普通PAN纤维为原料,经偕胺肟改性和Fe3+配位反应制备了两种改性PAN纤维铁配合物。考察和比较了偕胺肟改性和Fe3+配位反应中两种纤维的腈基转化率及其配合物中铁含量的变化。然后在表征的基础上分别将两种改性PAN纤维铁配合物作为非均相Fenton反应催化剂应用于偶氮染料活性红195的氧化降解反应中,研究了两者在暗态和可见光辐射条件下的催化降解性能。结果表明,PAN纳米纤维比普通PAN纤维更容易发生偕胺肟改性和Fe3+配位反应。PAN纳米纤维铁配合物对可见光吸收性能略低于普通PAN纤维铁配合物。在染料的氧化降解反应中,PAN纳米纤维铁配合物具有更好的催化活性和稳定性,尤其在暗态时表现得更为突出。

TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维降解活性大红性能研究

以氧化石墨烯为载体,通过原位生成的方式制备TiO_2插层氧化石墨烯,并以PAN为成纤载体、DMF为溶剂,采用静电纺丝法制备TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维;通过透射电镜(TEM)、紫外可见光光谱(UV)、X-射线衍射(XRD)、热重分析(TG)等手法对TiO_2插层氧化石墨烯及TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维的形貌、结构进行表征分析;研究了含不同TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维光催化降解活性大红的性能.结果表明:TiO_2插层氧化石墨烯PAN纳米纤维对活性大红有优异的光催化降解性能,且随着TiO_2插层氧化石墨烯含量的增加,完全降解活性大红所需的时间逐渐变短.

PAN纳米纤维膜的制备及重金属离子吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为基材制备静电纺丝纳米纤维膜,利用二乙烯三胺(DETA)对其进行化学改性,研究了胺化改性PAN膜(APAN)对镉离子的吸附性能。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对膜的形态进行了表征,探讨了pH值、吸附时间等因素对镉离子(Cd(II))吸附性能的影响。结果表明,APAN膜对Cd(II)的最大吸附量为51.8 mg·g^(-1)。此外,经过5个吸附/解吸附循环后,APAN膜对Cd(II)的吸附量仍能达到首次吸附量的50%以上。

改性PAN纳米纤维膜支撑的TFC FO膜制备及其性能

利用层层自组装的方法在聚丙烯腈(PAN)静电纺丝纳米纤维膜(ENMs)表面沉积聚电解质中间层,讨论了中间层的结构变化对于界面聚合制备的聚酰胺(PA)复合膜结构及其性能的影响.结果表明,改性后ENMs的亲水性和机械性能显著提高,而孔径和表面粗糙度减小;在低沉积浓度下,由其制备的复合正渗透(FO)膜的水通量明显增大,且随着聚电解质沉积浓度的增加,复合FO膜对于NaCl截留率从原来的86.30%提升到了95.46%,具有较高的选择性.因此,聚电解质表面沉积是改性ENMs的一种实用而有效的方法,能够显著改善由其制备的薄膜复合(TFC) FO膜性能.

负载不同形貌Cu_(2)O/PAN纳米纤维膜光催化性能研究

为探究不同形貌Cu_(2)O/PAN纳米纤维膜对降解染料污染水中的有机染料的效率,以亚甲基蓝(MB)为模型污染物,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)等表征方法,评价了不同形貌Cu_(2)O/PAN纳米纤维膜在可见光下对MB光催化脱色性能的影响。结果表明:在室温、pH值5.6、初始染料用量30 mL(15 mg/L)、催化剂量0.05 g时,500 W氙灯照射120 min后,十二面体Cu_(2)O/PAN纳米纤维膜对MB的脱色率最高,可达94.75%;复合膜重复使用5次后,可见光照射120 min降解率仍保持在85%,表明复合纳米纤维膜具有可重复性。研究结果表明:形貌不同的Cu_(2)O/PAN纳米纤维膜的光催化效果不同;该纳米纤维膜的可重复性高,可高效率降解有机污染物。

静电纺PAN纳米纤维膜强力对含油污水过滤性能的影响

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)观察纳米纤维膜形貌与纤维直径,并分析了纳米纤维膜厚度、加入不同质量分数NaCl、接收滚筒转速、热轧和平板硫化热黏合对纳米纤维膜强力、伸长率和含油污水过滤性能的影响.结果表明:随着纺丝厚度的增加,纳米纤维膜强度呈线性增加趋势,伸长率呈先增加后减小趋势;加入NaCl对纳米纤维膜强力的影响不显著;接收滚筒转速越高,沿纤维排列方向的纳米纤维膜强力呈增加趋势,垂直纤维排列方向的则呈减少趋势,两个方向的纳米纤维膜伸长率均呈下降趋势;热轧和平板硫化热黏合是提高纳米纤维膜强力最有效的方式,热轧与平板硫化热黏合方式制备的复合纤维膜的断裂强力为50~60N,断裂伸长率为50%~75%,强力约是纳米纤维膜的60倍,强度是纯纳米纤维膜的10~20倍.此外,平板硫化热黏合的复合纤维膜乳化油截留率高达98.56%,高于聚偏氯乙烯(PVDF)商品超滤膜(97.00%),且纯水通量为4 004L/(m^2·h),因此,平板硫化热黏合复合纤维膜在水处理方面具有巨大的应用潜力.

静电纺PVDF/PAN共混纳米纤维膜对含油污水的过滤性能

制备不同共混比的静电纺聚偏氟乙烯/聚丙烯腈(PVDF/PAN)纳米纤维膜.应用扫描电子显微镜分析膜的表面形态,并测试共混纤维膜的亲水性、孔径及对自制乳化油污水的过滤效率.试验结果表明:随着PAN共混比例的增加,共混膜的纤维直径减小;共混膜的水接触角随PAN共混比例的增加呈明显下降趋势,下降幅度为30°,亲水性改善效果明显;共混膜的平均孔径为0.784~2.070μm;测得共混膜的纯水通量为4 019~5 340L/(m^2·h),约是PVDF商品超滤膜的30倍;共混膜对乳化油的截留率最高达到95.31%,稍小于PVDF商品超滤膜的97%.

电纺制备聚丙烯腈(PAN)无序微纳米纤维膜及其表面润湿性能研究

利用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)无序微纳米纤维膜,通过控制纺丝电压,溶液浓度和进料速率并借助接触角测量仪和扫描电子显微镜(SEM)对微纳米纤维材料的纤维形貌和润湿性进行了表征和研究.结果表明,对于PAN无序微纳米纤维膜,增大纺丝电压、减小进料速率、增大溶液浓度会使微纳米纤维膜的纤维直径增大;增大纺丝电压,减小进料速率会使微纳米纤维膜接触角增大;增大浓度,会使微纳米纤维膜接触角先增大后减小.通过控制变量法对PAN无序微纳米纤维膜分析得出,相对高的纺丝电压(14 kV)和相对低的进料速率(0.50mL·h^-1)以及适中的PAN溶液浓度(12%wt)可以提升PAN无序微纳米纤维膜的疏水性.此外,均匀的PAN纤维膜的微纳米结构是影响它疏水性的重要因素.

PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线的制备及其性能

采用改进的静电纺丝装置,分别制备了纯聚丙烯腈(PAN)纳米纤维纱线和不同单壁碳纳米管(SWCNTs)质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外-拉曼光谱仪和X射线多晶衍射仪分别对复合纳米纤维纱线进行了形貌和直径表征、分子结构分析、结晶结构分析,并测试了不同SWCNTs质量分数对复合纳米纤维纱线力学性能的影响.结果表明:不同SWCNTs质量分数的PAN/SWCNTs复合纳米纤维纱线均具有良好的形态且沿着纱线轴向有序排列;随着SWCNTs质量分数的增加,纱线和纤维的直径均呈现减小的趋势,并且纤维中的串珠增多;碳纳米管沿纤维轴向均匀分布;碳纳米管的加入没有产生新的特征峰,但PAN的峰值有所减弱或增强;碳纳米管的加入改变了PAN的结晶性能;当SWCNTs质量分数为5%时,复合纳米纤维纱线的拉伸强度达到最高值为24.25 MPa.

含银纳米微粒的静电纺聚丙烯腈纳米纤维毡的制备

采用静电纺丝制得含有银纳米微粒的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维毡,其中的银纳米微粒通过在N2H5OH水溶液中就地还原出银离子而得到。用UV吸收光谱,透射电子显微镜(TEM)和表面增强拉曼散射(SERS)光谱研究这种Ag/PAN纳米复合纤维毡。结果表明,银纳米微粒的平均直径为10 nm,它们均匀分散在PAN纳米纤维中,PAN中含有银纳米微粒后结构有所改变。

绿色法制备纳米银/聚丙烯腈纳米纤维及其抗菌性能

以水为溶剂,茶多酚(TP)还原AgNO3制备了银纳米颗粒。利用傅里叶转换红外光谱(FTIR)、紫外可见光谱(UV-Vis)、透射电镜(TEM)研究了TP的还原性以及纳米Ag颗粒的形貌。为了制备粒径更小、分散性更好的银纳米颗粒,采用静电纺丝技术制备PAN纳米纤维负载的银纳米颗粒,并通过琼脂平皿扩散法研究了银纳米颗粒/PAN纳米纤维的抗菌性能。研究结果表明,与水相合成的银纳米颗粒相比,负载于PAN纳米纤维上的银纳米颗粒粒径更小、分散性更好,且表现出良好的抗菌效果。

负载纳米银颗粒的纳米纤维膜的制备与表征

采用一步还原法和螯合法制备Ag/PAN纳米纤维膜。采用SEM,UV,XRD,FT-IR傅里叶变换红外光谱仪对该纤维形貌,银粒子晶型、尺寸、官能团进行表征。得知两种方法都可制备出嵌有(或附着)纳米银颗粒的PAN纳米纤维膜,银粒子的粒径可以达10nm,且经过比较,Ag/PAN膜经过还原处理后,表面Ag粒子的含量更高,分布更均匀。

聚丙烯腈及其复合纳米纤维膜制备与性能研究

首先探讨了静电纺丝聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜的最佳纺丝工艺条件,随后利用多巴胺(DA)对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行改性(PDA-MWCNTs)。并以最佳静电纺丝条件下制备的PAN纳米纤维膜为基体,通过超声吸附-浸渍的方法制备出PDA-MWCNTs@PAN纳米纤维复合材料。考察了纺丝电压和纺丝距离对PAN纳米纤维膜形貌的影响,着重探讨了PDA-MWCNTs@PAN纳米纤维复合材料的形貌、热稳定性及吸附性能。研究结果表明,纺丝距离和纺丝电压分别为15cm和18kV为最佳工艺条件;在MWCNTs表面包覆一层PDA(PDA-MWCNTs),并且PDA-MWCNTs能够较好地吸附于PAN纳米纤维膜表面;PDA-MWCNTs@PAN复合纳米纤维膜的质量损失速率较纯PAN膜变慢;PDA-MWCNTs@PAN复合纳米纤维膜的吸附性能随着MWCNTs含量的增加而增大。

聚丙烯腈/氧化铁纳米粒子复合纳米纤维的制备及表征

利用静电纺丝技术制备了一种聚丙烯腈(PAN)/氧化铁(Fe_2O_3)纳米粒子复合纳米纤维。不同分子量的PAN得到不同直径的纤维薄;将PAN的N,N-二甲基甲酰胺溶液(DMF)与纳米Fe_2O_3混合得到PAN/Fe_2O_3溶液,然后利用静电纺丝技术制备PAN/Fe_2O_3纳米粒子复合纳米纤维;将静电纺丝制备的PAN纳米纤维膜与氯化铁(FeCl_3)溶液在不同p H条件下水热合成PAN/Fe_2O_3纳米粒子复合纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)对纳米纤维膜进行表征。结果表明:静电纺丝制备的PAN纳米纤维在水热条件下可以一定程度上克服Fe_2O_3纳米粒子易团聚问题。

聚乳酸/聚丙烯腈纳米复合纤维膜的制备和性能研究

聚丙烯腈(PAN)纤维具有耐候性、耐日晒性和耐化学试剂等优点,但降解困难,因此本文引入生物可降解高分子材料聚乳酸(PLA),通过共轭静电纺丝技术以PAN为主体制备PLA/PAN纳米复合纤维膜,以提高PAN纤维的降解性。通过L9(34)正交实验探讨PLA溶液浓度、纺丝电压、纺丝速率以及针头内径等因素对纤维形貌和直径的影响。发现PLA纺丝浓度为10%,纺丝速率为0.06 mm/min,电压为8 kV,针头内径为0.51 mm,PLA/PAN纺丝速度比为0.86:1时,制备的复合纤维膜的直径最细,性能最好。此外,对复合纤维膜进行结构、热稳定性能和亲水性能等测试,发现PLA/PAN纳米复合纤维膜与PAN相比热分解温度降低并具有一定的亲水性。

新型纳微纤维复合滤料的制备及性能

为了显著地提高对粒径为0.3μm(MPPS)的气溶胶颗粒的过滤效率,同时使所期望的过滤效率的提高没有以额外的压力降为代价,开发了一种具有新型复合结构的高效低阻的空气滤料并对其性能进行了研究.通过叠加多层由微米纤维和静电纺纳米纤维梳理而成的纤网,再经针刺加固技术可制得此种滤料.过滤性能测试表明,在风速为32 L/min时,新型滤料对于300 nm Na Cl气溶胶的过滤效率可达96.6%,而此时的压力降仅为223 Pa,远优于普通针刺滤料.同时发现,通过简单地改变被叠加纤网的层数和每层纤网的厚度,滤料复合结构也随之改变,从而影响此种非织造滤料的过滤性能.一般而言,多层叠加低面密度的静电纺纳米纤维膜比使用高面密度单层静电纺纳米纤维膜更加有效,质量因子QF值更高,过滤性能更好,但是层数有一个理论上的最大值,并非越多越好;而纳米纤维膜最佳厚度应为其将形成膜的最大临界状态的厚度,模拟纳米纤维与薄网的混纺状态.