磁性納米纖維膜的改性及應用.pdf

1、靜電紡絲技術(shù)是制備納米纖維的一個簡便方法。隨著靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展，大量的聚合物、無機物以及有機無機復合材料都可以通過靜電紡絲技術(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，被廣泛應用于環(huán)境、能源、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。
　　當材料的尺度達到納米級后，其性能會發(fā)生變化，表現(xiàn)出獨特的性能。如磁性納米材料，不但具有量子尺寸效應、表面效應等納米材料的特性，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、容易團聚等缺點限制了它的應用。采用靜電紡絲技術(shù)制備磁性納米纖維可以解決以上問題。
　　磁性納米纖維同時具有納米材料和磁性材料的特點，可以進行多方面的研究和應用。基于此，我們以磁性納米纖維為基底進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。具體研究內(nèi)容如下:<

3、br>　　1、采用化學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。對磁性納米纖維表面形貌和結(jié)構(gòu)進行分析。結(jié)果表明:當添加磁性粒子后，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，其飽和磁化強度和直徑逐漸增大。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。實驗結(jié)果表明:當pH為7，酶的添加量為0.1mg/mL時，固定酶的活性最強。固定酶活性在磁性納米粒子存在下會顯著增強，這是因為由磁性納米粒子形成的微觀磁場會對自由基的旋轉(zhuǎn)動力學和系間竄越(intersystem crossing)產(chǎn)生影響，進而影響自由基之間的相互反應，使酶催化反應速率發(fā)生變化，即磁性粒子對HRP的催化反應產(chǎn)生磁性協(xié)同作用。磁性酶膜用于處理苯酚廢水時，當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)，最后進行環(huán)硫化反應和開環(huán)反應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所制備的巰基改性磁性納米纖維膜吸附性