磁響應柔性SiO2納米纖維膜的制備及液相分離研究.pdf

1、磁性材料與信息技術、自動控制、國防建設密切相關，其性能的優(yōu)化和技術的開發(fā)對搶占經濟和科技至高點具有重要意義。磁性無機納米纖維因兼具高性能、納米效應、形狀各向異性，在生物醫(yī)學、吸波隱身、環(huán)境治理等特殊領域有著廣闊的應用前景，已成為當前磁性材料的研究熱點。近年來，研究人員在靜電紡磁性無機納米纖維方面取得了一定的進展，所制備的材料具有較好的磁性能，但纖維主要通過磁性顆粒粘連而成，強度低、易脆斷，影響了其長期使用性能，難以滿足實際應用需求。因此

2、，制備兼具柔性和優(yōu)異磁性能的無機納米纖維材料是解決以上問題的關鍵。
　　本論文以此為出發(fā)點，在融合溶膠-凝膠技術和靜電紡絲方法制備柔性SiO2納米纖維膜（SNM）的基礎上，引入玉米蛋白作為載體，結合浸漬-涂覆、微波交聯(lián)技術，使氯化鐵和氯化鎳均勻分布在纖維表面，并通過惰性氛圍下的高溫煅燒使得鐵酸鎳（NiFe2O4）顆粒成核-生長，從而得到纖維表面均勻鑲嵌磁性NiFe2O4顆粒的柔性SiO2納米纖維膜材料（NiFe2O4@SNM）。<

3、br>　　通過選用0.5％、1%、2%、4%、8%五個金屬鹽濃度，研究NiFe2O4顆粒濃度對復合纖維膜形貌、多級結構、力學性能的影響。結果表明，當金屬鹽濃度不超過4%時，NiFe2O4納米顆粒在纖維表面均勻分布，并且隨著金屬鹽濃度的提高，NiFe2O4數(shù)量逐漸增加，相應纖維膜的比表面積和孔隙率也隨NiFe2O4顆粒的增加而提高，但纖維膜的力學性能卻因NiFe2O4顆粒的增加而逐步下降；當金屬鹽濃度達到8%時，纖維搭接處出現(xiàn)了嚴重的Ni

4、Fe2O4顆粒團聚現(xiàn)象，纖維膜的比表面積和孔隙率依然小幅增大，而纖維膜的拉伸斷裂強度和柔性急劇下降。由此得出以下結論：金屬鹽濃度為4%時所得復合纖維膜具有最佳綜合性能，此時纖維膜具有磁性顆粒分布均勻、拉伸斷裂強度高（4.53MPa）、柔性好（彎曲剛度39mN）、比表面積大（40.05m2 g-1）、孔隙率高（孔體積0.051cm3 g-1）等特點。
　　此外，復合纖維膜的磁響應及潤濕性能研究表明：NiFe2O4@SNM為典型的軟磁

5、材料，其飽和磁化強度高達14.44emu g-1，且具有超親水（靜態(tài)水接觸角為0°）和水下疏油（水下靜態(tài)油接觸角為147°）特性。應用性能研究表明，NiFe2O4@SNM是一種優(yōu)異的液相分離材料，可在20min內實現(xiàn)對亞甲基藍染料的完全吸附，并可通過磁鐵快速、簡便地分離纖維膜；僅在重力驅動下即可實現(xiàn)對1~10μm粒徑的水包油型乳液的快速、高效分離，分離通量高達3177±214Lm-2 h-1，且多次循環(huán)后乳液分離性能保持穩(wěn)定，耐久性好，