赵卉卉
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康卫民
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马晓敏
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邓南平
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厉宗洁
,
程博闻
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(16)62545-7
随着工业的进步,废水处理特别是印染废水的处理成为亟待解决的问题.银纳米粒子因其特殊的物理化学性能而表现出催化活性,但银纳米粒子的团聚限制了其使用,所以出现了一系列新的载体材料,如微球、薄膜和纤维等.其中电纺纳米纤维由于具有高比表面积,作为载体材料具有非常大的优势,而将常规电纺纳米纤维作为载体也已有报道.但是,将具有更高比表面积的电纺纳米纤维作为载体,特别是一种类似于树枝状结构的多尺度纳米纤维作为载体还鲜有报道.本文制备了一种多尺度结构的PA6纳米纤维膜,该纳米纤维膜由直径为50?120 nm的主纤维和10?50 nm的分支纤维构成;由于分支纤维的出现,多尺度结构纳米纤维膜的比表面积得到了提高,可以为银纳米粒子的负载提供更多附着位点.制备的多尺度结构纳米纤维膜通过银胶溶液浸渍成功地负载银纳米粒子,对制备的纳米纤维膜的形态、化学结构以及对亚甲基蓝的催化性能进行了探讨.SEM,EDS和TEM结果表明,银纳米粒子成功地负载在多尺度结构纳米纤维的表面,并且银纳米粒子的粒径以及负载量可以通过变换银胶溶液的浓度合理调控.此外,与常规PA6纳米纤维膜相比,多尺度结构纳米纤维膜更有利于银纳米粒子的分散,同样通过银胶溶液A浸渍,负载在多尺度结构纳米纤维上银纳米粒子粒径为8.6 nm,而负载在普通PA6纳米纤维上银纳米粒子粒径为11.2 nm.XPS分析表明,银纳米粒子成功地负载到多尺度结构纳米纤维上,并且经不同银胶溶液处理,纳米纤维膜的载银量不同.通过O的高能XPS分析发现,银纳米粒子与PA6分子间形成了配位键,这在一定程度上有利于Ag纳米粒子的固定,阻止了Ag纳米粒子的团聚.Ag/PA6纳米纤维膜以及多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜催化降解实验表明,多尺度结构Ag/PA6纳米纤维膜具有较高的催化活性,反应2 h后对10 mg/L亚甲基蓝的降解率达到98.13%,并且降解过程符合伪一级动力学.不同浸渍液浓度处理纳米纤维膜催化实验表明,Ag纳米粒子的大小以及含量都会影响纳米纤维的催化活性,纳米粒子粒径越小,其催化活性越高;不同NaBH4加入量催化体系催化实验表明,随着NaBH4加入量的增大,催化体系的降解率增高,其对催化体系的催化性能起着至关重要的作用;其他条件一定,随着染料初始浓度的增大,催化体系的催化性能下降;循环实验表明,经5次循环之后,其降解率仍高达83.5%,该纳米纤维膜具有一定的循环使用性能.
关键词:
静电纺
,
多尺度结构
,
银纳米粒子
,
PA6纳米纤维膜
,
催化
黄苏萍
,
周科朝
复合材料学报
通过电镜分析及理论推导对羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)/高密度聚乙烯(High density polyethylene,HDPE)复合材料界面粘结状态、HA颗粒对裂纹扩展的钝化、钉扎作用、复合纤维对体系分子热激活能的影响及复合纤维的能量吸收机制与增强增韧等进行了深入研究,结果表明:HA/HDPE复合材料通过纳米HA颗粒与HA/HDPE复合纤维在不同尺度上协同作用达到增强增韧的效果.即在纳米尺度,纳米HA颗粒的均匀分散和高的HA/HDPE界面结合强度显著提高了HDPE的结晶度,细化了HDPE晶粒尺寸,并在HA颗粒表面形成取向结晶层,从而使材料在断裂过程中通过HDPE取向结晶层的基体形变和HA脱粘过程对微裂纹起钝化和钉扎作用,并扩大能量耗散的区域,以阻滞微孔隙和银纹的长大和破断,抑制大裂纹的早期形成.在微米尺度,由于HA/HDPE复合纤维的定向排列,使体系的活化体积显著降低,大大增加了材料的断裂热激活能,从而显著提高材料的强度.另一方面,复合纤维在应力作用过程中通过纤维断裂、纤维拔出、裂纹偏转机制使材料在形变与破坏过程中耗散更多的能量,从而显著提高材料的强度和韧性.
关键词:
HA/HDPE复合材料
,
多尺度结构
,
强韧化机制
