Chem. Eng. J.：纖維素納米晶增強電紡PAN基活性炭納米纖維的合成與表征及其在VOCs吸

DOI: 10.1016/j.cej.2021.128412

本研究制備了具有均勻直徑和光滑形態的電紡聚丙烯腈/纖維素納米晶體（PAN-CNC）納米纖維。對納米纖維進行穩定化和活化，制備出活性炭納米纖維（ACnFs），并對其理化性能進行了表征。最后，測試了ACnFs對甲乙酮（MEK）和環己烷的吸附性能。掃描電子顯微鏡顯示，CNCs的加入提高了纖維的均勻性，減小了纖維直徑，這是由于靜電紡絲溶液的導電性增強所致。CNCs的添加對纖維的熱穩定性影響不大，但是，纖維的抗張強度大大提高。孔徑分布表明所有樣品中都有大量的微孔和中孔。25％PAN-75％CNC納米纖維的最大表面積和總孔體積分別為3,497 m2/g和2.62 cm3/g。纖維對MEK和環己烷的吸附能力與ACnF的比表面積密切相關，對MEK和環己烷的最大吸附量分別達到1.7和1.8g。與市售活性炭纖維和微珠相比，所制備的ACnF表現出更高的容量和更快的吸附動力學，這是由于其表面積更大、介孔率更高和傳質性能更好。上述研究結果表明，使用CNC可改善電紡PAN納米纖維的力學性能和吸附性能。本文首次提出了CNC增強活性炭納米纖維作為環境修復應用的合適吸附劑。

圖1.靜電紡絲裝置的示意圖。

圖2.用不同濃度PAN制備的電紡PAN納米纖維的SEM顯微照片：（a）1％，（b）5％和（c）10％。

圖3.電紡PAN-CNC復合納米纖維的SEM顯微照片：a）100％PAN-10，b）50％PAN-50％CNC，c）33％PAN-67％CNC，d）25％PAN-75％CNC。

圖4.（a）粉狀CNC、PAN納米纖維和PAN-CNC復合納米纖維的TGA和（b）DTG曲線。

圖5.初紡PAN-CNC復合納米纖維的拉伸性能。

圖6.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC在77K下的氮氣吸附等溫線。

圖7.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC的孔徑分布。

圖8.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC上的（a）MEK和（b）環己烷吸附等溫線。

圖9.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC的吸附速率常數。誤差線表示兩組數據平均值之間的標準偏差。