静电纺聚偏氟乙烯及其复合纳米纤维膜在过滤领域的研究进展

静电纺丝作为一种可以制备纤维直径几纳米至几微米之间超细纤维技术,是目前获得纳米尺寸纤维最有效的方法之一,聚偏氟乙烯(PVDF)也因其优异的物理和化学性能在众多领域备受青睐。近年来,利用静电纺丝技术制备直径分布、孔径大小以及所需性能等各方面达到指定要求的PVDF及其复合纳米纤维膜成为了国内外学者的研究热点。目前,已成功制备出了多种高性能化和多功能化的PVDF纳米纤维膜,并在医学、电工电气以及过滤等诸多领域有着十分广阔的应用前景。文中简述了静电纺PVDF及其复合纳米纤维膜的原理和影响因素,对电纺PVDF及其复合纳米纤维膜在空气过滤、油水分离以及重金属吸附等过滤领域的应用进行了介绍,指出电纺PVDF及其复合纳米纤维膜可能存在的问题及发展前景。     

纳米纤维膜在空气净化中的应用研究进展

面向空气净化的应用需要,开发高效净化材料已成为研究热点之一,其中具有相互连贯孔结构的纳米纤维膜在高效空气净化领域展示出巨大的应用前景。对于纳米纤维膜对空气净化效果的评估指标通常包括过滤效率和过滤阻力。本文介绍了串珠、蛛网和复合等结构纳米纤维膜的研究进展,分析了驻极式纳米纤维膜在高效除尘方面的应用现状,探讨了银纳米颗粒和半导体金属氧化物改性纳米纤维膜在抗菌和除有机易挥发性气体等多功能性空气净化中的应用可行性,指出了高效低阻、功能化是纳米纤维膜用于空气净化领域的研究重点。并提出今后应高度关注多污染物对纳米纤维空气净化膜性能的影响,深入研究具有多功能协同作用的纳米纤维空气净化膜,以期获得更广泛的应用。     

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。     

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。     

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。     

多级结构静电纺纳米纤维膜在空气过滤领域研究进展

静电纺纳米纤维膜具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高等优势,使其在空气过滤领域具有广阔的应用前景。相比特殊结构的纳米纤维膜,常规的静电纺纤维膜堆积密度大、过滤阻力高,增加了在实际使用中的能源消耗。从静电纺纤维膜结构和过滤性能的角度探讨了高效低阻空气过滤纳米纤维膜的构筑,介绍了珠粒、突起和多孔结构纤维膜在空气过滤领域的研究进展,指出了多级结构静电纺纳米纤维膜是高效低阻空气过滤膜的重点研究方向。     

基于全氟硅烷/烷基SiO2协同效应的PTFE中空纤维膜表面超疏水改性研究

在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜表面构建超疏水结构,有利于突破其在膜蒸馏、膜吸收等疏水膜应用过程中膜润湿的技术瓶颈。以正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)为前驱体,水解-缩合制备疏水性烷基Si O_2纳米粒子,通过浸涂的方式将烷基Si O_2纳米粒子沉积组装到PTFE中空纤维膜表面;进一步应用全氟癸基三乙氧基硅烷对烷基Si O_2纳米粒子进行低表面能修饰,构建膜表面超疏水结构,制备具有超疏水性能的PTFE中空纤维膜。考察了烷基Si O_2纳米粒子制备时间、前驱体MTES和TEOS的体积比R、不同质量分数的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液对PTFE中空纤维膜表面疏水性能和微孔结构的影响。结果表明,当烷基Si O_2纳米粒子制备时长为48 h,前驱体体积比R为4时,膜表面静态水接触角(WCA)出现最大值;当使用3%的全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为表面修饰剂时,膜表面接触角最大可达154°,疏水效果达到最佳。     

静电纺特殊形貌纳米纤维的应用研究进展

特殊形貌的纳米纤维可以通过控制静电纺丝过程工艺及参数条件来制备。特殊形貌的纳米纤维具有比普通纳米纤维更大的比表面积和更高的孔隙率，以及掺杂各类有机/无机材料后赋予纤维的多功能性，使其应用研究已经深入能源环境、催化过滤、生物工程、食品安全等诸多领域，成为纳米材料研究的热点领域之一。但特殊形貌纳米纤维存在研究体系不完善、量产化难度高、重现性差等问题。本文通过对多种特殊形貌纳米纤维的成形机理进行阐述，介绍了特殊形貌纳米纤维独特的形貌结构与性能优势，对其在粒子透过、粒子拦截与传输等领域的应用研究进行了概述。此外，本文对特殊形貌的纳米纤维从研究制备到应用过程中面临的局限性进行了讨论，提出建立完善的特殊形貌纳米纤维研究体系，针对应用领域开发功能性特殊形貌纳米纤维膜，从环保性、稳定性角度出发，推进特殊形貌纳米纤维的产业化发展进程。     

聚乙烯吡咯烷酮/银纳米复合纤维膜的制备及抗菌性

通过液相原位还原法(用乙醇还原硝酸银)获得了合有银纳米粒子的溶胶,从而制得聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/银纳米粒子/乙醇纺丝液;再利用静电纺丝技术,得到了含有银纳米粒子的PVP纳米复合纤维膜.利用紫外光谱仪(UV-vis)对溶胶内银纳米粒子进行了表征,运用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对纤维及其内部的纳米粒子的形貌结构和分布进行了表征,并且测试了该样品对大肠埃希菌的抗菌性能.结果表明:利用静电纺丝方法可制取PVP/银纳米粒子复合纤维膜,该膜具有抗菌性.     

化学助剂优化静电纺角蛋白纳米纤维性能进展

以纯角蛋白为原料,采用静电纺丝技术制备的角蛋白纳米纤维膜脆性大、力学性能差,添加化学助剂能够明显改善角蛋白溶液的可纺性,提高角蛋白纳米纤维膜的综合性能。本文主要介绍了在静电纺丝过程中优化和改善角蛋白纳米纤维膜性能的三类化学助剂,包括改善纺丝液可纺性的助纺剂、增强纳米纤维膜综合性能的交联剂以及增加纳米纤维膜特殊功能的抗菌剂。阐述了以上三类化学助剂在静电纺角蛋白纳米纤维膜材料中的相关作用机理,对比了添加化学助剂前后角蛋白纳米纤维膜的结构和性能的变化情况,展望了化学助剂在静电纺角蛋白纳米纤维材料中潜在的应用价值和广阔的应用前景,提出了今后化学助剂在优化静电纺角蛋白纳米纤维综合性能方面的研究方向。     

特殊形貌纳米铂的制备及其在燃料电池催化剂中应用

综述了近几年来特殊形貌纳米铂的制备及其在燃料电池中的应用的研究进展,具体包括:球状及多面体铂单晶纳米粒子的合成及其催化性能,线状、枝状、花状纳米粒子的合成及其催化性能,基于特殊形貌纳米粒子的核壳结构催化剂研究进展,亚纳米粒子及原子族的制备及研究的相关工作,并展望了该领域未来的研究方向。     

静电纺PI/TS-POSS复合膜的制备及力学性能研究

可溶性的三硅醇异丁基倍半硅氧烷（TS-POSS）纳米粒子在聚合物膜中具有良好的相容性和分散性,可以在改善复合膜的力学性能的同时避免对孔径分布造成不利影响。本文采用“二步法”先合成PAA/TS-POSS前驱体纺丝溶液,TS-POSS的添加方式为物理共混。再经静电纺丝、热处理等步骤后制成PI/TS-POSS纳米纤维膜。本文对其微观结构、孔径大小以及机械性能等进行了测试分析。结果表明, TS-POSS纳米粒子的加入没有改变复合膜的非晶结构。相较于纯PI膜,3%TS-POSS纳米粒子添加量的PI/TS-POSS复合纤维膜具有更小的平均孔径（0.85μm）和更好的力学拉伸性能（15.08 MPa）。     

静电纺丝技术在双极膜制备中的研究进展

概述了双极膜材料的应用现状,介绍了静电纺丝的基本原理及影响因素,并综述了近年来静电纺丝技术在双极膜制备领域的相关应用研究进展,包括纳米纤维引入双极膜中间界面层体系和纳米纤维引入双极膜整体结构体系;指出利用静电纺丝纳米纤维所特有的三维网状结构,可以实现双极膜性能的最优化,从而为该离子交换膜材料的进一步发展提供了比较有价值的技术和理论指导。提出了当前研究过程中亟待解决的问题,并对未来的发展前景进行了展望。     

纳米雾化技术构筑EVOH/TiO2-TMPS超疏水纤维膜

利用高压静电纺丝构造聚乙烯–乙烯醇(EVOH)纤维膜,在纺丝过程中利用钛酸丁酯(TBT)–乙醇溶液通过纳米雾化原位水解制得TiO_2纳米粒子,并在成膜后利用丙基三甲氧基硅烷(TMPS)表面修饰TiO_2,通过这三种微观结构构筑方法的有机协同,制得EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、紫外能谱和接触角测量仪,研究纤维膜的表面形貌、化学结构、紫外光吸收能力及疏水性能。结果表明,纳米雾化技术的复合效果显著,EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜微结构化程度明显;TiO_2成功接枝TMPS,构造出疏水TiO_2纳米粒子;原位复合的TiO_2纳米粒子使纤维膜表现出优异的紫外光吸收能力;当TBT溶液浓度为0.1 mol/L时,EVOH/TiO_2–TMPS纤维膜的接触角达到153.4°,表明成功制备了超疏水纤维膜。     

前沿科研成果融入环境化工原理实验教学——纳米纤维膜的制备与膜分离

设计了一个在纳米纤维膜中合成MnO_x晶体粒子,协同去除颗粒物和甲醛的环境化工原理实验。首先,在静电纺丝液中加入醋酸锰前驱体,采用静电纺丝技术制备出纳米纤维膜。然后,将纳米纤维膜在高温下热解。热解之后,醋酸锰原位分解为MnO_x晶体。本实验可以锻炼提高学生的实验动手能力,帮助学生熟悉实验仪器。同时,可以使学生更好地了解膜分离和静电纺丝技术相关知识。     

纳米氧化物粒子对PVDF中空纤维膜结构与性能的影响

采用相转化法制备纳米氧化物／聚偏氟乙烯复合中空纤维膜，讨论了纳米氧化钛和氧化铝粒子对PVDF膜结构和性能的影响。应用牛血清白蛋白截留实验、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱分别对不同膜的分离性能、微观结构和晶相组成进行了分析。     

合成不同粒径大小的金纳米粒子的分析研究

金属纳米粒子中金纳米粒子作为其中最重要的一员,由于其具有独特的催化性能、光学性能、导电性能,使其在生物传感~([1])、催化、药物载体、基因芯片~([2])等众多领域有着广泛的应用。纳米金在各个应用中控制其特定形貌、尺寸大小、空间结构具有十分重要的意义,但又面临一定的合成挑战。本文针对合成不同粒径的纳米金采用了不同的合成方法,成功地合成出不同粒径大小的纳米金。     

聚合物纳米纤维技术的新进展

重点介绍了静电纺丝技术发展现状,详细介绍了双组分聚合物纳米纤维、碳纳米纤维、聚偏氟乙烯纳米纤维、生物可降解聚合物纳米纤维的制备和性能,展望了聚合物纳米纤维及纳米纤维膜产品的应用。     

静电纺聚氨酯纳米纤维膜的制备及其性能研究

静电纺丝技术是制备纳米纤维膜的一种比较简单而且常用的技术。对静电纺丝技术制备聚氨酯(TPU)纳米纤维膜的最佳纺丝条件进行探索。此外,对制备的TPU纳米纤维膜进行了力学性能和介电性能的表征。结果表明,在纺丝液质量分数为12%、电压20 V、接收距离15 cm、THF与DMF的体积比为5∶1的条件下,制备的TPU纳米纤维膜表面无珠粒、纤维直径均匀,纺丝效果最佳。与纯TPU薄膜进行性能对比,TPU纳米纤维膜的断裂伸长率和拉伸强度远低于纯TPU薄膜,前者的介电常数比后者略低,但是前者的弹性模量低于后者。制备的TPU纳米纤维膜可以应用于气体过滤领域。     

静电纺纳米纤维的研究及应用进展

简述了静电纺丝基本原理及纺丝过程中射流存在的几种不稳定性形式;探讨了静电纺丝制备纳米纤维的主要影响因素。回顾了静电纺丝的发展历程,介绍了纳米纤维在电子器件、生物医学领域、滤材、防护服用材料纤维增强复合材料及传感器感知膜等方面的应用。指出静电纺纳米纤维性能优异、应用广泛,应用于生物医学领域是研发热点,必将进一步产业化。