磁性納米纖維膜的改性及應(yīng)用.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是制備納米纖維的一個(gè)簡(jiǎn)便方法。隨著靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展，大量的聚合物、無(wú)機(jī)物以及有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料都可以通過(guò)靜電紡絲技術(shù)制成納米纖維。納米纖維由于比表面積大，纖維直徑小等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境、能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。
　　當(dāng)材料的尺度達(dá)到納米級(jí)后，其性能會(huì)發(fā)生變化，表現(xiàn)出獨(dú)特的性能。如磁性納米材料，不但具有量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等納米材料的特性，還具有超順磁性、單磁疇結(jié)構(gòu)和高矯頑力等磁學(xué)方面的特性。磁性納米粒子常被用于制備

2、磁流體、磁記憶材料和催化材料等，但是磁性納米粒子分散性較差、容易團(tuán)聚等缺點(diǎn)限制了它的應(yīng)用。采用靜電紡絲技術(shù)制備磁性納米纖維可以解決以上問(wèn)題。
　　磁性納米纖維同時(shí)具有納米材料和磁性材料的特點(diǎn)，可以進(jìn)行多方面的研究和應(yīng)用。基于此，我們以磁性納米纖維為基底進(jìn)行了兩方面的改性研究:(1)制備磁性納米纖維膜并固定辣根過(guò)氧化物酶（HRP），將其用于廢水中苯酚的去除;(2)磁性納米纖維膜表面巰基改性，并用于吸附重金屬離子。具體研究?jī)?nèi)容如下:<

3、br>　　1、采用化學(xué)共沉淀法制備粒徑均勻的磁性納米粒子，然后將其分散在聚丙烯腈（PAN）紡絲液中，利用靜電紡絲技術(shù)制備磁性納米纖維。對(duì)磁性納米纖維表面形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明:當(dāng)添加磁性粒子后，原本光滑的納米纖維表面變的粗糙。磁性納米纖維中的磁性納米顆粒含量增加時(shí)，其飽和磁化強(qiáng)度和直徑逐漸增大。然后，將所制備的磁性納米纖維膜表面包覆多巴胺，并使用戊二醛為交聯(lián)劑固定HRP。研究固定HR后的磁性納米纖維膜的活性以及其用于廢水中苯酚去除

4、的效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)pH為7，酶的添加量為0.1mg/mL時(shí)，固定酶的活性最強(qiáng)。固定酶活性在磁性納米粒子存在下會(huì)顯著增強(qiáng)，這是因?yàn)橛纱判约{米粒子形成的微觀磁場(chǎng)會(huì)對(duì)自由基的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)和系間竄越(intersystem crossing)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響自由基之間的相互反應(yīng)，使酶催化反應(yīng)速率發(fā)生變化，即磁性粒子對(duì)HRP的催化反應(yīng)產(chǎn)生磁性協(xié)同作用。磁性酶膜用于處理苯酚廢水時(shí)，當(dāng)pH值為7，酶膜添加量1.0 mg/L，苯酚和H2O2的摩爾

5、比為1∶1，加入聚乙二醇(PEG)的量為0.01 mM時(shí)苯酚的去除率最高，循環(huán)使用5次后，仍有50％的去除效率。
　　2、將磁性納米纖維膜（30％磁性粒子含量）表面包覆多巴胺，然后利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）的方法接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)，最后進(jìn)行環(huán)硫化反應(yīng)和開(kāi)環(huán)反應(yīng)制備出表面含有巰基的磁性納米纖維膜，并將其用于重金屬離子Hg2+的吸附研究。研究pH值、Hg2+離子的初始濃度等對(duì)所制備的巰基改性磁性納米纖維膜吸附性