PAN纳米纤维膜的制备及其对阳离子染料的吸附研究

以聚丙烯腈(PAN)粉末为原料,N-N二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,制备PAN纳米纤维膜,根据纤维外貌、直径、孔隙率等探究纳米纤维膜的最佳PAN浓度。阳离子染料模拟印染废水,用PAN纳米纤维膜吸附阳离子染料,探究不同时间、不同初始浓度对亚甲基蓝(MB)吸附效果影响。结果表明:PAN浓度为10%时,纤维状态最佳; PAN纳米纤维膜的吸附率随着时间的增长先增大然后逐渐稳定,随MB质量浓度的增大先上升后降低。     

PAN/β-CD复合纳米纤维膜的制备及吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)和β-环糊精(β-CD)为原料,以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过静电纺丝制备出不同β-CD含量的PAN/β-CD复合纳米纤维膜。采用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、孔径及比表面积测定仪、紫外分光光度计对纳米纤维膜的形貌、结构、比表面积以及吸附性能进行了表征。结果表明:PAN/β-CD复合纳米纤维膜中,β-CD和PAN之间为简单的物理共混,β-CD保留了空腔结构;随着β-CD含量的增加,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的直径增加,比表面积减小,对亚甲基蓝的吸附率增加;当β-CD相对PAN质量分数为40%时,PAN/β-CD复合纳米纤维膜的纤维直径粗细均匀,比表面积较小,为9.652 m2/g,对亚甲基蓝的吸附率较大,为97.48%。     

PAN-O/MMT复合纳米纤维膜的制备及染料吸附性能

利用静电纺丝法制备了含有不同质量分数(0、1%、3%、5%)有机改性蒙脱土(O/MMT)的聚丙烯腈复合纳米纤维膜,通过亚甲基蓝吸附分析比较了纤维膜的吸附性能。利用粘度、电导率、表面张力分析了MMT的含量对纺丝液性质的影响,利用扫描电子显微镜分析了不同比例O/MMT的加入对所制备的复合纳米纤维的形貌结构的影响,傅里叶变换红外光谱分析结果证实了O/MMT和PAN形成了纳米复合结构,同时借助热重分析仪分析了O/MMT的加入对复合纳米纤维膜热性能的影响。结果表明,随着O/MMT含量的增加,纤维变细、珠节增加,纤维膜的亚甲基蓝吸附能力也同时提高。     

PAN/β-CD复合纳米纤维膜的制备及其对中性红的吸附

采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈(PAN)/β-环糊精(β-CD)复合纳米纤维膜。利用扫描电子显微镜观察PAN/β-CD复合纳米纤维的表面形貌,利用傅里叶变换红外光谱和X射线衍射初步分析复合纳米纤维的结构,采用紫外可见光分光光度计考察复合纳米纤维膜对中性红的吸附性能。结果表明:PAN/β-CD复合纳米纤维表面光滑且直径均匀;在所研究范围内,β-CD较均匀地分散在复合纳米纤维中并保留自身的空腔结构;w(PAN)为10%,w(β-CD)为4%时,所制复合纳米纤维膜对中性红的吸附率高达78.0%;吸附过程是自发进行的,符合Langmuir等温吸附方程。     

聚丙烯腈/羧基化碳纳米管纳米纤维膜制备及对铅离子的吸附效果

为此制备了一种聚丙烯腈(PAN)/羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH)复合纳米纤维膜并探究其对废水中Pb²⁺的吸附效果。将MWCNTs-COOH与PAN混合成溶液，通过静电纺丝技术，成功制备了PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜；采用扫描电子显微镜观察其形貌；并在pH=3,5,7的条件下进行吸附实验，探究PAN/MWCNTsCOOH复合纳米纤维膜对Pb²⁺吸附性能及吸附机理，用准一级和准二级动力学模型模拟吸附动力学进一步阐述实验数据；通过过滤吸附实验进一步研究PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜在实际应用中对水中Pb²⁺的清除性能。结果表明所制备的纳米纤维膜具有致密网状结构，形态良好；与pH=3,5条件下相比，在pH=7时，PAN/MWCNTsCOOH复合纳米纤维膜吸附性能最优，对Pb²⁺吸附率达到70%及以上，并在80 min左右达到平衡；吸附动力学研究表明PAN/MWCNTs-COOH复合纳米纤维膜对Pb²⁺可能是化学吸附；过滤实验显示PAN/MWC...     

软硬链段添加碳纳米管/炭黑对聚氨酯纳米纤维性能的影响

以聚丙二醇(PPG 2000)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)为原料,利用预聚法合成聚氨酯(PU)。在预聚过程中加入碳纳米管(CNT),合成碳纳米管/聚氨酯(CNT/PU);在扩链过程中加入炭黑(CB),合成炭黑/聚氨酯(CB/PU)。结合静电纺丝制备CNT/PU、CB/PU纳米纤维。采用SEM、TEM、FTIR、DSC、XRD对两种纳米纤维的结构进行了表征,对纳米纤维膜的电性能、力学性能及传感性能进行了测试。结果表明,由于CNT/CB在聚氨酯软硬链段的选择性嵌入,聚氨酯纳米纤维的微相分离程度分别增大/减小;相对纯PU纳米纤维膜,CNT/PU纳米纤维膜的断裂伸长率降低,CB/PU纳米纤维膜的断裂强度提高。导电填料(CNT、CB)的含量以聚氨酯的质量(PPG 2000、MDI-50和无水乙二胺的总质量)为基准,当CNT的含量为6.0%时,CNT/PU纤维膜的电阻率为1.22Ω·m,传感系数GF为45.64(拉伸应变在80%～120%);当CB含量为12.5%时,CB/PU纤维膜的电阻率为0.14Ω·m,传感系数GF为167.43(拉伸应变在80%～120%)。     

ZnO/PAN基纳米碳纤维膜的制备及其光催化性能的研究（英文）

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为极性溶剂溶解醋酸锌(Zn(Ac)_2·2H_2O),然后加入聚丙烯腈(PAN)制得前驱体溶液,采用静电纺丝法制备PAN/Zn(Ac)_2复合纳米纤维膜,将PAN/Zn(Ac)_2复合纳米纤维膜在真空管式炉中经过高温煅烧得到PAN基碳纤维/氧化锌(CF/ZnO)纳米纤维膜,以CF/ZnO纳米纤维膜为光催化剂,亚甲基蓝为污染物,进行光催化降解实验,研究了Zn(Ac)_2含量对PAN/Zn(Ac)_2复合纳米纤维形貌、性能的影响,以及CF/ZnO纳米纤维膜的光催化性能。结果表明:Zn(Ac)_2的掺入并未对PAN的化学结构产生影响,二者属于物理结合,Zn(Ac)_2能较均匀地分布在纤维的内部;随着Zn(Ac)_2含量的增加,CF/ZnO纳米纤维膜对亚甲基蓝的降解率会提高,当Zn(Ac)_2质量分数(相对PAN)为60%时,可见光照射80 min后CF/ZnO纳米纤维膜对亚甲基蓝的降解率达到91.6%。     

取向PAN/MWCNTs与热塑性聚烯烃复合材料的制备及表征

利用静电纺丝并借助高速旋转的滚筒和热牵引作用制备不同取向度的聚丙烯腈/碳纳米管（PAN/MWCNTs）纳米纤维膜,通过高速滚筒和热牵引提高PAN的结晶度从而提高材料的拉伸强度和弹性模量,但会降低断裂伸长率;MWCNTs含量为0.5%（质量分数,下同）时PAN/MWCNTs力学性能最佳。利用浸渍法将各种取向度的PAN/MWCNTs纳米纤维膜与热塑性弹性体（POE）制备成一系列POE/PAN/MWCNTs复合材料（POE/PM）。结果表明,高取向度POE/h-P2M复合材料的拉伸强度比不取向POE/u-PME复合材料高71%,拉伸强度显著提高,断裂伸长率则减小,PAN/MWCNTs纳米纤维膜含量为6.7%时,复合材料的力学性能最佳。     

PAN多孔纳米纤维的制备及其吸附性能研究

以聚丙烯腈(PAN)为原料,以聚乙二醇(PEG)为造孔剂,通过静电纺丝制成PAN/PEG复合纳米纤维,再经水洗去除纤维中的PEG成分制备出PAN多孔纳米纤维。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、比表面孔径测定仪、分光光度计分别对PAN多孔纳米纤维的结构、形貌、比表面积及吸附性能进行了表征。结果表明:PAN/PEG复合纳米纤维中两组分呈微观相分离状态,通过水洗可去除PEG组分制得PAN多孔纳米纤维;PAN多孔纳米纤维的直径随PEG含量及相对分子质量的增加而减小,而比表面积、孔体积以及吸附能力随PEG含量及相对分子质量的增加而增大。     

基于静电纺丝技术的CD-PAN复合纳米纤维膜制备及表征

分别将不同掺量的环糊精(β-CD)与聚丙烯腈(PAN)共混,利用静电纺丝法制备CD-PAN复合纳米纤维膜。使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)对纳米纤维的表面形态及纤维分子结构进行表征,并通过微机控制电子万能试验机测试CDPAN纳米纤维膜的力学性能。结果表明,β-CD环糊精均匀的分布在纤维中,β-CD的加入,向复合纤维膜中引入了羟基等,为纤维膜吸附重金属离子提供了条件;随着β-CD含量的增加,复合纤维直径逐渐增大,纤维膜断裂强力也呈现增长趋势;且环糊精含量为8wt%时,纤维膜强力最大,为8.22N,而断裂伸长的变化无明显规律。     

不同相对湿度下亲疏水纳米纤维膜空气过滤性能实验研究

利用静电纺丝法制备了表面静态接触角为23.6°的具有亲水功能的PAN/PVP复合纳米纤维膜、接触角为81.2°的PAN纳米纤维膜、接触角为131.9°的具有疏水功能的PAN/PVDF复合纳米纤维膜。利用自行搭建的空气过滤实验台,在40%、55%、70%三种相对湿度下对三种纳米纤维膜进行空气过滤实验,对纳米纤维膜的过滤效率、阻力损失及品质因子进行分析。结果表明：三种纳米纤维膜的过滤效率随着相对湿度的增大而升高,PAN/PVP膜和PAN膜的阻力损失随着相对湿度的增大而增加,PAN/PVDF的阻力损失随着相对湿度的增大而减小;PAN/PVP膜和PAN膜的品质因子随着相对湿度的增大而减小,PAN/PVDF膜的品质因子随着相对湿度的增大而增大,湿度越大,PAN/PVDF纳米纤维膜的过滤性能越显著。     

聚吲哚/聚丙烯腈聚合物基电解质膜的制备及性能

为代替纤维素纸(C-P)基电解质膜用于铝空气电池,利用静电纺丝技术制备了聚吲哚/聚丙烯腈(PIN/PAN)聚合物基电解质膜。采用SEM和FTIR对PIN/PAN纤维表面形貌及化学组成进行了分析。通过电化学工作站和电池测试系统分析了PIN含量对PIN/PAN聚合物基电解质膜离子电导率、离子扩散系数及固态铝空气电池放电性能的影响。结果表明,PIN/PAN纤维的孔隙率、吸液率、断裂伸长率与加入的PIN含量有关,同时对碱性溶液具有良好的吸附能力及机械性能,其中,PIN含量(以PAN溶液的质量为基准,其中,溶剂为N,N-二甲基甲酰胺,下同)为4%的PIN/PAN纤维(记为4%PIN/PAN纤维)的吸液率达496%、孔隙率为87.1%、断裂伸长率为8.7%,分别是C-P的3.2、1.1、3.8倍。基于PIN/PAN纤维制备的PIN/PAN聚合物基电解质膜可有效提升固态铝空气电池性能。其中,4%PIN/PAN聚合物基电解质膜在3、5、7 m A/cm²电流密度下,放电时长比C-P铝空气电池分别提升约18%、32%、38%,离子电导率为6.7×10^–4 S/...     

PAN/TiO_2纳米纤维膜的制备及性能研究

将聚丙烯腈(PAN)、纳米二氧化钛(TiO_2)溶于N,N-二甲基甲酰胺中,配制成混合溶液,通过静电纺丝制备PAN/TiO_2纳米纤维膜,研究了纳米TiO_2含量对PAN/TiO_2纳米纤维膜的结构与性能的影响。结果表明:随着TiO_2含量增加,PAN/TiO_2纳米纤维膜的平均直径稍许增大,但其外观形貌越来越差;TiO_2的加入对PAN/TiO_2纳米纤维膜的分子结构没有影响;随着TiO_2含量的增加,PAN/TiO_2纳米纤维膜的玻璃化转变温度和熔融温度升高,表面接触角下降,即耐热性能和润湿性能提高。     

不同液体环境对PAN/TiO_2纤维膜的催化效率影响探究

以聚丙烯腈(PAN)、纳米二氧化钛(TiO_2)为原材料,利用远场静电纺丝技术,制备PAN/TiO_2纤维膜,探究含有不同离子的液体环境对PAN/TiO_2纤维膜催化亚甲基蓝(MB)活性的影响。结果表明,不同pH值的液体环境对PAN/TiO_2纤维膜的吸附能力影响较小,对催化活性有较大影响。液体环境中Cl^-浓度对PAN/TiO_2纤维膜的吸附性能有较大的影响,间接导致PAN/TiO_2纤维膜催化活性发生改变。相同浓度的CO■、Cl-浓度对PAN/TiO_2纤维膜的吸附性能有较大的影响,间接导致PAN/TiO_2纤维膜催化活性发生改变。相同浓度的CO■、Cl^-、HPO■、SO■对PAN/TiO_2纤维膜吸附能力的影响差别较小,但是相较于其他阴离子,CO■对PAN/TiO_2纤维膜的催化活性具有更强的抑制能力。     

石墨烯修饰的碳纳米纤维膜的制备及性能研究

为拓展碳纳米纤维在环境保护与治理领域的应用,提高资源利用率,获得多功能型碳纳米纤维薄膜,利用静电纺丝法将氧化石墨烯(GO)与碳纳米纤维前驱体复合。以聚丙烯腈(PAN)基碳纳米纤维为载体,氧化石墨烯(GO)为改性添加剂,通过静电纺丝技术和预氧化、炭化处理制备石墨烯/碳纳米纤维复合纤维膜,研究不同GO含量和炭化温度对复合纤维膜性能的影响。结果表明：复合纤维膜的导电和吸油性能随炭化温度和GO添加量的增加而增强,炭化温度为1 100℃,GO添加量为4%时,复合纤维膜电导率达到1.63 S·cm^-1,是未添加的2.64倍;吸油系数为23.3,是未添加的1.36倍;水接触角均大于90°,表现为疏水性;添加少量GO后复合纤维膜导电、吸油和疏水性能均得到提升。     

纤维素纳米纤维膜的改性及其染料吸附性能

采用静电纺丝技术制备醋酸纤维素纳米纤维膜，用氢氧化锂水解后得到纤维素纳米纤维膜。通过3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（CHPTAC）和一氯乙酸共同改性，制备了双性纤维素纳米纤维膜。利用紫外分光光度计测试双性纤维素纳米纤维膜对茜素绿（AG25）和亚甲基蓝（MB）的吸附性能，并考察了pH、温度、染料初始浓度对吸附量的影响。结果表明，双性纤维素纳米纤维膜对AG25和MB染料的最大吸附量分别达到 240 mg/g和 128 mg/g，并且对两种染料在第4个循环时仍保持84%的吸附效率。同时，发现pH是影响双性纤维素纳米纤维膜的染料吸附性能的关键因素，在吸附没有饱和之前，染料吸附量随着染料浓度的增加而增加，而吸附效果对温度没有依赖性。     

高通量聚醚砜纳滤膜的制备及对染料浓缩脱盐

以聚醚砜（PES）为膜材料,以嵌段式聚醚 Pluronic F127为添加剂,利用特制刮膜设备通过相转化法制备出高通量PES/Pluronic F127复合纳滤膜,并将其用于染料的浓缩脱盐。研究了添加剂含量、溶剂蒸发温度和蒸发时间对膜结构和膜性能的影响,考察了不同操作压力和操作温度下膜对染料的分离性能。扫描电镜 （SEM）、接触角、孔隙率数据和蛋白吸附测试结果表明,Pluronic F127改善了膜孔结构,提高了孔隙率,并且显著提高了膜的抗污染性能。纯水通量、截留率以及膜表面孔径表征结果表明,当Pluronic F127含量为3%、溶剂蒸发温度为90℃、 蒸发时间为18 s时,膜的分离性能最佳。在0.6 MPa下该膜对低分子量染料的截留率可达99.9%,且通量达到110.2 L·m^-2·h^-1,对NaCl的截留率仅为5.5%。在12 h的染料浓缩脱盐中,膜对染料的通量维持在较高水平且截留率始终保持在99%左右,具有良好的稳定性和抗污染性。     

静电纺MnO2/CNFs纤维及对铬黑T的吸附性能

以醋酸锰和聚丙烯腈为原料，采用静电纺丝法制备了MnO₂/CNFs复合纤维，研究了染料的种类、染料初始浓度、煅烧温度、吸附时间等因素对该复合纤维吸附染料性能的影响。当铬黑T初始质量浓度为30 mg/L,醋酸锰与PAN质量比为40%,煅烧温度为900℃时，吸附时间为2.5 h,温度为40℃时，该复合材料对铬黑T的吸附量为18.31 mg/g,去除率达到61.04%。     

层状双氢氧化物掺杂Cu2O/PAN光催化纤维的制备及性能

层状双氢氧化物(LDHs)作为柔性化学材料,具有可调节的电子性能和独特的二维结构。构建了Ni_3Fe_1-LDH@Cu_2O异质结构光催化剂,并将其负载于聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜上。通过在可见光下对亚甲基蓝(MB)的降解来评价不同Ni_3Fe_1-LDH@Cu_2O添加量的光催化纤维的性能。在暗室吸附30 min、可见光照射60 min后,MB的降解效率从纯PAN的43.3%提高到5%Ni_3Fe_1-LDH@Cu_2O/PAN的86.7%。通过SEM、BET、力学性能等测试最终挑选出Ni_3Fe_1-LDH@Cu_2O质量分数为5%的光催化纤维效果最佳。     

静电纺PAN/TiO2纳米纤维基复合功能膜制备及性能研究

采用静电纺丝法`及膜后处理法,以聚丙烯腈(PAN)、纳米二氧化钛、硝酸银和全氟辛基三氯硅烷为原料,制备了可穿戴的具有抗紫外性能的防水透湿微孔膜并进行相关表征。研究了不同含量的TiO_2和Ag纳米材料对PAN纳米纤维抗紫外及防水透湿性能的影响。实验结果表明,PAN纳米纤维膜中引入纳米二氧化钛和银纳米粒子具有紫外波区UVB和UVA全屏蔽的性能,且复合膜疏水改性后防水透湿性能优异。