聚丙烯腈/BaTiO3复合纳米纤维过滤膜的制备及其性能

为制备高效低阻的纳米纤维过滤膜,将无机驻极体BaTiO₃纳米颗粒加入聚丙烯腈(PAN)溶液中,利用静电纺丝方法制备PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜,对其表面形貌、化学结构、水接触角、力学性能和过滤性能进行分析。结果表明:PAN/BaTiO₃纳米纤维的直径比纯PAN纳米纤维略有降低,且BaTiO₃纳米颗粒均匀地分散在纤维内部;与纯PAN纳米纤维膜相比,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的水接触角更大,抗污染能力更强,拉伸强度最高增加了75.5%;当BaTiO₃质量分数为0.75%时,PAN/BaTiO₃复合纳米纤维过滤膜的过滤效率为98.9%,阻力压降为42.7 Pa, 品质因子为0.105 6,其中静电吸附作用占总过滤效果的36.2%,该纤维膜过滤性能最好,且具有一定的循环使用性能。     

静电纺MnO2/PAN纳米纤维膜的制备及其催化氧化甲醛性能

通过液相沉积法制备MnO2,以PAN/MnO2/N,N-二甲基甲酰胺溶液作为纺丝液进行静电纺丝制备出MnO2/PAN纳米纤维膜。利用扫描电镜、透射电镜、傅里叶红外光谱、热重分析对纤维膜的结构和性能进行分析;并在甲醛废水体系中测试纤维膜催化氧化甲醛性能。结果表明：制备的纳米纤维其平均直径为196.46nm;随MnO2质量分数的增大和纺丝电压的增加,纤维平均直径均下降;pH值为2,温度60℃时,具有最佳甲醛催化氧化性能;纤维吸收12h后,对甲醛去除率达到44.0%;MnO2/PAN纤维膜比MnO2粉末具有更好的催化氧化甲醛性能。     

聚丙烯腈抗菌复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为研究分析不同抗菌剂对聚丙烯腈(PAN)抗菌纳米纤维的影响,进一步开发功能性纳米纤维纺织品,通过静电纺丝方法制备PAN/三氯生(TCS)、PAN/TiO₂抗菌复合纳米纤维膜,借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等对纳米纤维膜的微观结构和性能进行表征。结果表明:相对于纯 PAN纳米纤维膜,PAN/TCS 和PAN/TiO₂抗菌纳米纤维膜的纤维直径减少了39% ~ 71%,拉伸强度增加了12% ~ 88%; PAN/TCS 复合纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈都大于1 mm;由于TiO₂为非溶出型菌剂,PAN/TiO₂复合纳米纤维未发现抑菌圈;PAN/TCS 和PAN/TiO₂纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率都达到了91.98%以上,且抑菌率随着TCS和TiO₂质量分数的增加而增加。     

C@MnO2复合纳米纤维阴极的制备及在Zn2+电池中的应用

为解决MnO₂在锌离子电池充放电中导电性差的问题，将MnO₂与碳纳米纤维复合以提高MnO₂的导电性，通过微观核壳结构的设计改善MnO₂充放电过程中的溶解问题。以静电纺丝和退火相结合的方法成功制备了碳纳米纤维，采用湿化学方法和水热法使KMnO₄在碳纳米纤维的表面还原为MnO₂。XRD证实了α-MnO₂和β-MnO₂的存在且无杂质产生，SEM照片显示成功制备了核壳结构的C@MnO₂复合纳米纤维。电化学测试结果表明在0.1 A/g恒流充放电下，循环100次仍有83%的容量保持率，且可提供163.89 mAh/g的可观比容量。该长循环性能得益于碳纳米纤维与MnO₂的协同作用，导电性的碳纳米纤维作为骨架促进了电子转移动力学，而MnO₂纳米片提高了活性材料与电解液的接触面积，促进了Zn²⁺扩散。此外，MnO₂与碳纳米...     

聚丙烯腈/氯化钴纳米纤维比色湿度传感器的制备及其性能

为获得具有比色效果的纳米纤维湿度传感器,以聚丙烯腈(PAN)和氯化钴(CoCl₂)为原料,采用静电纺丝技术制备了PAN/CoCl₂复合纳米纤维膜,并组装成纳米纤维比色湿度传感器。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、能量色散X射线光谱仪对纳米纤维膜的微观结构和表面形态进行表征和分析,利用紫外-可见分光光度计分析纤维在不同湿度下以及不同有机溶剂饱和蒸汽氛围下的反射光谱,并采用电化学工作站测试传感器在不同湿度环境下的响应和恢复能力。结果表明:在相对湿度由11%增加至98%时,PAN/CoCl₂纳米纤维膜可由蓝色变至粉色,且该颜色变化过程可逆,响应和恢复速度快;在11%~75%的相对湿度环境下,PAN/CoCl₂纳米纤维比色湿度传感器的电流在12 s内可达1 023 nA左右;当相对湿度降至11%时,2 s内电流可从2 187 nA降至10 nA,具有快速的响应和恢复能力。     

基于ZnCo2O4的多孔碳纳米纤维制备及其储能性能

针对锂硫电池循环过程中容量衰减快的问题,采用水热法制备ZnCo₂O₄纳米颗粒,然后与聚丙烯腈(PAN)混合,通过静电纺丝法制备复合纳米纤维并进行炭化处理得到复合多孔碳纳米纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱仪、比表面积测试仪表征复合多孔碳纳米纤维的微观结构和物化性能,优化得到最佳制备工艺;并将其作为正极硫载体测试电化学性能。结果表明:基于ZnCo₂O₄制备的复合多孔碳纳米纤维存在大量孔孔相连的通道,比表面积高达210.85 m²/g;组装成的锂硫电池具有典型的充放电平台以及明显的氧化还原峰,其初始放电比容量为759.2 mA·h/g,50圈充放电循环后,仍具有74.0%的可逆比容量,相比于不掺杂ZnCo₂O₄的静电纺丝碳纳米纤维具有更高的比容量,更好的倍率性能。     

聚丙烯腈/醋酸纤维素/TiO2复合纳米纤维膜的制备及其光催化降解性能

为研究碱改性前后复合纳米纤维膜的光催化降解性能,首先利用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/醋酸纤维素/二氧化钛(PAN/CA/TiO₂)复合纳米纤维膜,依次用0.05、0.10 mol/L的氢氧化钠溶液对其进行碱处理,制得聚丙烯腈/再生纤维素/二氧化钛(PAN/RC/TiO₂)复合纳米纤维膜,并应用于染料废水处理。借助扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪及接触角测量仪等手段表征了复合纳米纤维膜的结构与亲水性;同时研究了复合纳米纤维膜的力学与光催化降解性能。结果表明:经碱处理后,复合纳米纤维膜的静态接触角由125.30°减小到10.20°,亲水性能得到很大的改善;PAN/RC/TiO₂复合纳米纤维膜对亚甲基蓝(MB)溶液的降解率达到91.2%,而空白对照样对MB溶液的降解率仅为10.1%,且重复使用3次后,复合纳米纤维膜对MB溶液的降解率仍达74.7%。     

氯离子协同增强十六氯铁酞菁/聚丙烯腈复合纳米纤维光催化降解性能

为提升粉末催化剂的催化活性及重复使用性能,高效去除高盐废水中的有机污染物,采用静电纺丝技术制备十六氯铁酞菁/聚丙烯腈(FePcCl₁₆/PAN)复合纳米纤维。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等表征了纳米纤维的微观形貌、结晶结构等特性。选取卡马西平(CBZ)作为模型污染物,研究了氯离子存在下,FePcCl₁₆/PAN复合纳米纤维光活化过一硫酸盐的催化降解活性。结果表明:FePcCl₁₆可有效分散于PAN纳米纤维中,从而避免因FePcCl₁₆分子团聚而影响催化活性;在模拟太阳光照射下,随着氯离子质量浓度的增加,FePcCl₁₆/PAN复合纳米纤维催化活性逐渐增强;在较高氯离子质量浓度(6.0~18.0 g/L)下,CBZ及其降解产物(包括具有潜在毒性的氯代有机副产物)都能降解完全,FePcCl₁₆/PAN复合纳米纤维循环降解5次后仍具有良好的催化降解性能。     

MnO2纳米片功能化修饰的氮掺杂碳纤维电化学性能研究

以细菌纤维素(BC)为模板原位生长聚吡咯,再将其高温碳化以得到高导电性能的氮掺杂碳纤维(NCF),通过水热反应将MnO₂纳米片修饰到NCF表面,形成核壳结构的MnO₂纳米片包裹氮掺杂碳纤维(NCF/MnO),并对其进行理化分析。结果表明,相对₂于纯δ-MnO₂,NCF/MnO₂具有更优异的电化学性能,在1 A/g的电流密度下,其比电容达到193.2 F/g;在10 A/g的电流密度下进行10000次恒流充放电后,其比电容保持率为107%,具有优异的循环稳定性;NCF的引入能极大提高MnO₂电化学性能,为MnO₂电极材料的发展提供理论依据。     

聚丙烯腈/硝酸钠纳米纤维膜的制备及其压电性能

为提高聚丙烯腈(PAN)纤维膜的压电性能,将硝酸钠(NaNO₃)掺杂到PAN中,利用静电纺丝技术制备了PAN/NaNO₃纳米纤维膜。探究了NaNO₃用量以及纺丝速度对静电纺PAN纤维膜压电性能的影响。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、驻极体非织造压电性能测试系统以及压电测试仪对PAN/NaNO₃纤维膜的表面形貌、构象和压电性能进行表征与测试。结果表明:将NaNO₃掺杂到PAN中会导致纤维膜的平面锯齿构象含量增加,晶面间距减小,进而影响PAN纤维膜的压电性能;当NaNO₃质量分数为0.9%、纺丝速度为1 000 mm/s时,纤维膜的压电性能明显提高,此时PAN/NaNO₃纤维膜中平面锯齿构象含量最多,晶面间距最小,与未掺杂NaNO₃的PAN纤维膜相比,此PAN纤维膜压电电压和电流分别提高了40%和174.53%。     

用于化学战剂降解的超高比表面积Zr(OH)4纺织品

氢氧化锆[Zr(OH)₄]被认为是一种具有潜力的化学战剂降解催化剂，常规的Zr(OH)₄粉末难以负载且比表面积小。设计并制备了一种具有丰富微孔结构的Zr(OH)₄纳米颗粒，其比表面积可达521.493 m²/g,平均孔径为0.461 nm。在此基础上开发了一种新方法，采用多孔Zr(OH)₄在纳米纤维上原位生长构筑超高比表面积ZrCl₄/PA-6@Zr(OH)₄纳米纤维面料。Zr(OH)₄纳米颗粒分散均匀，负载稳定，表现出优异的芥子气模拟剂CEES催化降解性能。在常温常湿条件下，CEES的降解效率超过90%。     

聚氨酯/二氧化硅复合超细纤维膜的制备及其防水透湿性能

为制备具有防水透湿性能的超细纤维膜,在聚氨酯(PU)纺丝液中添加疏水二氧化硅(SiO₂)颗粒,制备PU/SiO₂复合超细纤维膜。通过软件模拟分析了纺丝液浓度和纤维膜厚度对纤维膜孔径的影响,根据静态水接触角、静水压、透气率和透湿率分析了复合超细纤维膜的防水透湿性能,并讨论了不同质量分数SiO₂对PU/SiO₂复合超细纤维膜防水透湿性能的影响。结果表明:复合纤维膜的孔径随着纺丝液浓度的增加而增加,随着纤维膜厚度的增加而减少;当SiO₂质量分数为9%、PU质量分数为18%时,PU/SiO₂复合纤维膜的静态水接触角达到131°,静水压为6.4 kPa,透气率为33.4 mm/s,透湿率为8.065 kg/(m²·d);该条件下复合纤维膜断裂应力为4.16 MPa,断裂伸长率为184%,与纯PU膜相比具有较好的尺寸稳定性。     

Si/TiO2复合碳纳米纤维的制备及其性能

为改善硅/碳纳米纤维的形貌结构并提升其储能性能,将球磨均匀的Si/TiO₂粉末和聚丙烯腈(PAN)通过静电纺丝制得Si/TiO₂/PAN纳米纤维膜,然后分别在氩气和氢气氛围中炭化得到Si/TiO₂复合碳纳米纤维;优化了Si与TiO₂的最佳配比与最适炭化温度,分析了纤维形貌、分子结构、元素分布对复合碳纳米纤维储能性能的影响。结果表明:在Si和TiO₂质量比为1∶2以及900 ℃炭化条件下,Si/TiO₂复合碳纳米纤维具有良好的导电性,其纤维结构与形成的TiO₂无序框架可有效缓解Si的体积膨胀和团聚,并显著提高锂离子电池的容量与循环稳定性;在0.2 mA/g电流密度下进行120次循环后,在氩气和氢气条件下炭化制备的复合碳纳米纤维的放电比容量分别为942和1 212 mA·h/g,在氢气条件下炭化制备的复合碳纳米纤维拥有更加优异的倍率性能。     

预氧化PAN/TiO2复合微粒的太阳光催化活性

采用水相沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并将其复合到纳米二氧化钛(TiO₂)表面,制备PAN/TiO₂复合微粒。PAN/TiO₂经预氧化得到共轭结构的复合微粒,拓宽了纳米TiO₂的光响应范围。采用FTIR和DTA-TG对PAN/TiO₂进行表征,结果表明,纳米TiO₂上附着有预氧化的PAN,PAN/TiO₂热稳定性较好。改变n(AN)∶n(TiO₂)制备不同的PAN/TiO₂,并用于太阳光下罗丹明B的降解。结果表明,n(AN)∶n(TiO₂)为1∶120时,PAN/TiO₂光催化性能较好。     

二硫化钼/聚氨酯复合纤维膜的制备及其光热转换性能

为制备具有高光热转换效率的纺织材料,采用水热合成法制备了近红外吸收能力强的三维二硫化钼(MoS₂)纳米颗粒,然后添加至聚氨酯(PU)纺丝液中,通过静电纺丝方法制备MoS₂/PU复合光热纤维膜。借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等对MoS₂纳米颗粒及MoS₂/PU复合纤维膜的结构和性能进行表征。结果表明:经功率密度为0.8 W/cm²的近红外光照射1 min后,MoS₂/PU复合纤维膜的温度上升10.48 ℃,光热效率达到了31.07%,且经长时间反复升降温后热效应无衰减现象,同时在阳光下照射5 min后,复合纤维膜温度上升比黑色纯PU纤维膜高31%;经高温以及模拟汗液浸渍24 h后,复合纤维膜仍可保持原有强力;该MoS₂/PU复合纤维膜可将光能有效地转换成热能,并具有较好的力学稳定性。     

偕胺肟化SiO2/聚丙烯腈复合纤维膜的制备及其性能

为构筑具有特殊表/界面性能的膜材料,利用静电纺丝技术制备SiO₂/聚丙烯腈(PAN)复合纤维膜,然后经盐酸羟胺偕胺肟化处理赋予其超亲水及水下超疏油性能。借助场发射扫描电子显微镜、X射线能谱仪、傅里叶变换光谱仪及接触角测试仪等分析了纤维膜的微观形貌、结构和表/界面性质。结果表明:偕胺肟化改性后纤维膜表面有絮状物包覆,盐酸羟胺改性液最佳质量浓度为35~40 g/L,最佳改性温度为60 ℃,偕胺肟化SiO₂/PAN纤维的平均直径为275 nm;改性后纤维膜表面Si和O元素质量分数为2.13%和6.60%,SiO₂锚固在PAN纤维膜表面,且SiO₂/PAN偕胺肟化成功;相比PAN纤维膜,SiO₂/PAN纤维膜在60 ℃偕胺肟化后水润湿时间由5.4 s缩短到0.5 s,且水下油接触角达到(165.2±1)°;偕胺肟化纤维膜断裂强度达4.1 MPa,可满足油水分离的基本要求。     

磺胺化聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其对Cr(VI)和Pb(II)的吸附性能

为更好地吸附水中的Cr(VI)和Pb(II)等重金属离子,并且避免吸附材料对水体的二次污染,利用对甲基苯磺酰胺为功能化试剂,通过水热法对聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜进行化学改性,得到了具有吸附重金属离子功能的磺胺化PAN纳米纤维膜,并研究了该纤维膜对Cr(VI)和Pb(II)的吸附去除性能和机制。结果表明:当水热温度为125 ℃,水热时间为2.5 h时,可得到形貌良好的磺胺化PAN纳米纤维膜;磺胺化PAN纳米纤维膜对Cr(VI)的吸附符合Langmuir模型,且满足二级动力学方程,在质量浓度为50 mg/L的K₂Cr₂O₇溶液中1 h后可达到吸附平衡,吸附量为220.4 mg/g;对Pb(II)的吸附符合Freundlich吸附模型,且满足二级动力学方程,在质量浓度为50 mg/L的Pb(NO₃)₂溶液中1 h后可达到吸附平衡,吸附量为185.6 mg/g。     

FePc/TiO2负载纳米纤维膜制备及光催化性能

使用静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,通过对其化学改性引入偕胺肟基团,然后借助配位作用同时负载酞菁铁(FePc)和二氧化钛(TiO₂)制备了光催化剂,在对其形态结构和光吸收特性进行表征的基础上,考察其在有机染料氧化降解中的光催化性能。结果表明,FePc和TiO₂能够有效负载于改性PAN纳米纤维表面,并使其形貌发生明显变化。FePc能够作为光敏剂拓宽TiO₂催化剂的光谱响应范围,使其在可见光区显示出较强吸收,从而能够在可见光辐射下对染料的氧化降解反应显示出较高的光催化活性。此外,当改性PAN纳米纤维增重率为30.4%时,制备的光催化剂显示出最佳活性,而且其催化活性与可见光强度呈正相关性。     

超细纤维合成革基布的制备及其性能

为提高聚酯/聚酰胺6(PET/PA6)中空超细纤维合成革基布的透湿性、柔软性,将聚丙烯腈(PAN)纳米纤维与PET/PA6超细纤维混合,通过水刺固网的方法制备出PAN-PET/PA6微/纳米超细纤维合成革基布并进行碱处理,分析了PAN纳米纤维质量分数对革基布透气性、透湿性、吸湿性、柔软度及力学性能的影响。结果表明:当革基布面密度一定时,随着PAN纳米纤维质量分数的增加,革基布的透湿性、吸湿性、柔软度、撕裂性能提升,而透气性能和断裂强力有所下降;当PAN纳米纤维质量分数为20%时,革基布的透湿率提升了15.19%,吸水量提高了23.53%,柔软度增加了38.17%;经碱处理后,革基布的亲水性有了明显改善,透湿率提升了23.81%,吸水量提高了42.26%,柔软度提高了23.20%。     

热处理对聚丙烯腈/聚环氧乙烷复合纳米纤维膜的力学性能影响研究

采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈和聚环氧乙烷纳米纤维膜,依次放置于方舟之上,热处理后得到了聚丙烯腈/聚环氧乙烷(PAN/PEO)复合纳米纤维膜,通过TG、SEM、多功能拉伸仪等研究了热处理温度和压力对复合纳米纤维膜形貌、力学性能的影响。结果表明:在140℃、20kPa压强的条件下得到的PAN/PEO纳米纤维膜保持了静电纺纳米纤维膜多孔的特点;在100℃、20kPa压强条件下得到的PAN/PEO纳米纤维膜具有较佳力学性能。