DOI: 10.1007/s00289-021-03657-2
電紡納米纖維膜作為重金屬離子吸附劑得到了廣泛的應用。然而，它們的機械性能通常較弱，這減少了在涉及應力和應變的環境中使用此類材料的機會。在本研究中，通過同軸靜電紡絲法直接制備了以聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維為核，以氧化鋅（ZnO）納米粒子負載PAN為殼的核-殼納米纖維膜，其中核層可提供機械支撐，而殼層可增強對鎘離子的吸附。研究了pH、時間和濃度對材料吸附性能的影響。與不含ZnO納米顆粒的膜相比，將ZnO納米顆粒加入到膜基質中使其吸附能力提高了75％（即PVDF-PAN/ZnO為350mg/g，而PVDF-PAN為200mg/g）。非線性優化方法表明，實驗結果與擬二階動力學模型和Langmuir等溫線模型相吻合。此外，PAN、PVDF、PVDF-PAN和PVDF-PAN/ZnO納米纖維膜的拉伸斷裂強度值分別為1.3±0.3、8.2±0.3、8.4±0.1和3.1±0.3MPa，這表明PVDF作為核層納米纖維增強了膜的力學性能。
圖1.同軸靜電紡絲PVDF-PAN/ZnO的示意圖
圖2.同軸電紡a）PVDF-PAN和b）PVDF-PAN/ZnO納米纖維膜的SEM顯微照片。c）PVDF-PAN和d）PVDF-PAN/ZnO納米纖維膜的TEM圖像
圖3.a）納米纖維的XRD譜圖。b）納米纖維的TGA分析
圖4.pH對同軸納米纖維膜去除鎘離子百分比的影響
圖5.a）孵育時間和b）鎘離子濃度對同軸納米纖維膜吸附效率的影響
圖6.擬合動力學模型：a）擬一級模型和b）擬二級模型。擬合等溫線模型：c）Langmuir和d）Freundlich模型
圖7.納米纖維膜的拉伸應力-應變曲線
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