厦大郑高峰团队:制备高表面负载功能纳米纤维膜用于重金属污水处理发表于《Nanomaterials》

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1.高表面负载功能纳米纤维膜

近日，厦门大学航空航天学院郑高峰副教授团队开发了高表面负载功能纳米纤维的一步制技术，实现了氧化石墨烯（GO）的快速分散和高表面负载功能纳米纤维的同步制备。所制备的PVDF/GO纳米纤维表面GO负载量高、吸附位点多、亲水性好，具有很强的吸附能力，对Cr(VI)的吸附量可达271 mg/g，并可多次循环使用（>5次）。相关工作以 “One-Step Preparation of PVDF/GO Electrospun Nanofibrous Membrane for High-Efficient Adsorption of Cr(VI)” 为题发表于国际重要期刊《Nanomaterials》（影响因子5.719，JCR 2区）。

2.高表面负载纳米纤维膜的制备与表征

研究者通过不同的静电纺丝策略制备纳米纤维膜进行对比（图1a），纳米纤维由原来的光滑表面变为含较多颗粒状突起的粗糙表面（图1b），表面氧元素含量从0.44%增加到9.32%（图1c），水接触角从140°逐渐下降到117°且浸入溶液的状态变为完全浸没（图1d），有效证明了表面颗粒负载含量的显著增加。在2h的吸附实验中，Cr(VI)去除率由原始PVDF膜的5.8%增加至95%以上，在此基础上，PVDF–2GO@GO ENFM在1.5 h内即可达到吸附平衡，去除率接近99%，去除效率高（图1e）。研究者也探究了溶液初始浓度、pH值、吸附时间对吸附效果的影响，并通过准二级动力学模型（图1f）和朗缪尔等温线模型（图1g）较好地对吸附过程进行了拟合分析。先后5次吸附-解吸实验，Cr（VI）吸附去除率保持在80%以上，同时，解吸后的纳米纤维膜依旧保存较好，具备良好的机械强度且易于处理（图1h）。同轴电纺与混合电纺工艺相结合，可以有效且最大限度地提高纳米纤维表面的吸附位点含量和利用率，从而大大增强了水处理效果。这一策略将进一步促进功能颗粒在静电纺丝纳米纤维膜上的应用，促进水处理的发展。

图1 高功能颗粒表面负载量纳米纤维的制备策略及其验证

3.研究团队介绍

厦门大学航空航天学院仪器与电气系郑高峰副教授为论文通讯作者，厦门大学航空航天学院仪器与电气系硕士研究生王青峰为论文第一作者，研究工作得到了厦门大学航空航天学院仪器与电气系刘益芳副教授和厦门理工学院李文望教授、王翔副教授、姜佳昕老师的指导，参与论文研究工作的还有厦门大学航空航天学院仪器与电气系研究生邵尊桂。本研究工作得到了国家自然科学基金项目(51805460)，福建省科技计划项目(2020H6003, 2021J011196, 2022H6036)，广东省自然科学基金(2022A1515010923, 2022A1515010949)等资助和支持。

引用： https://doi.org/10.3390/nano12183115