浙江理工大學于斌：碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的制備及其在鎘離子吸附中的應用

本研究制備了沸石咪唑骨架（ZIF-8）@聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜，并對其進行碳化，以用于吸附水介質中的重金屬鎘離子（Cd2+）。首先將氧化鋅（ZnO）濺射到PAN電紡納米纖維膜的表面以提供金屬離子源。然后，通過原位溶劑熱反應制備ZIF-8@PAN納米纖維膜，并在N2氣氛下于900℃的管式爐中碳化以提高吸附性能。合成的具有多面體結構的ZIF-8顆粒均勻固定在PAN電紡納米纖維膜表面上。在900℃下加熱后，多角形ZIF-8收縮，得到碳化的ZIF-8@PAN納米纖維膜。與未碳化的納米纖維膜相比，碳化的ZIF-8@PAN納米纖維膜的吸附量達到102mg/L，在吸附溫度為35℃、溶液pH=7.5的條件下，其對Cd2+的吸附效率可達90%以上。吸附熱力學分析表明，碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的Cd2+吸附過程是自發的。整個Cd2+吸附過程更適合用擬二級吸附動力學模型來描述，除物理吸附外，還存在化學吸附機理。

圖1.碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的制備步驟。

圖2.原始PAN電紡納米纖維膜（a）、ZIF-8@PAN納米纖維膜（b）和碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜（c）的SEM圖像。

圖3.原始PAN電紡納米纖維膜（a）、ZIF-8@PAN納米纖維膜（b）和碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜（c）的EDS光譜。

圖4.ZIF-8@PAN納米纖維膜、模擬ZIF-8和碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的XRD圖譜。

圖5.（a）ZIF-8@PAN納米纖維膜和碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的FTIR光譜，以及（b）碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的拉曼光譜。

圖6.原始PAN納米纖維膜、ZIF-8@PAN納米纖維膜和碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的Cd2+吸附濃度（a）、吸附容量Qe（b）和吸附效率（c）。

圖7.碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜在不同吸附溫度和pH=6.5下的Cd2+吸附容量Qe（a）和吸附效率（b）。

圖8.碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜在不同溫度下的擬合Cd2+吸附熱力學曲線。

圖9.碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜在不同pH值和35℃吸附溫度下的Cd2+吸附濃度（a）、吸附容量Qe（b）和吸附效率（c）。

圖10.碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜在pH7.5和35℃水浴溫度下的Cd2+吸附濃度（a）、吸附容量Qe（b）和吸附效率（c）。

圖11.碳化ZIF-8@PAN納米纖維膜的擬一級（a）和二級（b）吸附動力學模型的線性擬合曲線。