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中空结构的Carbon@MnO2静电纺纳米纤维材料
发布时间:2021-07-27     作者:wyf   分享到:

中空结构的Carbon@MnO2静电纺纳米纤维材料

    制备具有中空结构的Carbon@MnO2复合纳米纤维吸附剂的方法,实现了对水中Pb2+污染物去除。该方法是将静电纺PAN纳米纤维膜预氧化和碳化后得到的碳纳米纤维作为还原剂和模板,利用水热反应在纤维表面原位生长MnO2纳米片,得到了中空结构的Carbon@MnO2复合纳米纤维。

    具有中空结构的Carbon@MnO2复合纳米纤维对Pb2+的吸附能力明显高于碳纳米纤维和MnO2/PDA/PAN纳米纤维,较大吸附容量可达460.83mg/g。中空Carbon@MnO2复合纳米纤维具有较好的再生性能,经过5次吸附-脱附循环后,去除率扔为81.47%。

     将静电纺 PAN 纤维膜经预氧化和碳化过程,得到的碳纳米纤维膜与KMnO4溶液进行水热反应,在反应过程中部分碳纤维作为还原剂将MnO4-还原成MnO2,碳纳米纤维由于氧化还原反应的消耗形成中空结构,随着水热反应逐步进行MnO2纳米片均匀覆着在具有空心结构的碳纳米纤维表面。中空Carbon@MnO2复合纳米纤维的比表面积为247.69 m2/g,平均孔径和孔容分别为 3.79 nm 和 0.57 cm3/g,高于碳纳米纤维膜的比表面积和孔容。由于中空结构的Carbon@MnO2纳米纤维具有更大的比表面积和孔容,因此可以为污染物的吸附提供更多的活性位点。经过pH选择吸附实验确定pH=6为较佳吸附条件,随着溶液pH值的增大,Pb2+的吸附容量逐渐变大,此时MnO2和碳纤维表面存在的含氧官能团脱质子,与Pb2+离子进行交换反应。中空纤维对Pb2+离子的吸附过程符合准二级动力学方程,通过 Langmuir 等温吸附模型求得中空Carbon@MnO2纳米纤维对Pb2+离子的较大吸附容量为460.83 mg/g。


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       竞争吸附实验结果显示在有Pb2+、Cu2+和Cd2+离子共存的体系中,中空纤维对Pb2+离子的吸附量有少量下降,对Cu2+和Cd2+离子仅有极少的吸附。说明Carbon@MnO2中空纤维对Pb2+具有较好的选择吸附性能。进一步研究离子强度对吸附容量的影响,改变加入溶液中NaNO3浓度(0-0.1 mol/L),随着离子强度的增加,中空Carbon@MnO2纤维对 Pb2+离子的吸附容量逐渐降低。当 Na+的浓度达到0.1 mol/L时,纤维对Pb2+离子的吸附容量依然保持没有共存体系的80%。在共存重金属离子和强的离子浓度下中空Carbon@MnO2纤维对Pb2+离子依然能保持很好的吸附容量,说明制备的中空纳米纤维对Pb2+离子吸附具有选择性和强的抗干扰能力。中空Carbon@MnO2复合纳米纤维具有较好的再生性能,经过5次吸附-脱附循环后,去除率扔为81.47%。此外,5次再生后吸附剂依然保持良好的纤维膜形貌。

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    利用电纺纳米纤维作为支撑模板,制备碳/金属氧化物复合纤维吸附剂改善了纳米尺寸的金属氧化物吸附剂在吸附过程中易聚集和难从水中分离的问题。

   结果表明,中空Carbon@MnO2复合纳米纤维的比表面积明显增大,达到247.69m2/g,明显高于碳纳米纤维。所制备的中空Carbon@MnO2复合纳米纤维对Pb2+具有良好的吸附性能。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,大吸附容量为460.83 mg/g。中空Carbon@MnO2纳米纤维具有优异的选择性和循环再生性能。

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小编:wyf 07.27




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【运输说明】:


极低温产品:极低温产品运输过程中加装干冰运输。

低温产品:低温产品运输过程中加装冰袋运输。

常温产品:常温产品运输过程中无需加冰或者特殊包装。


【目前合作的部分科研单位】:

重庆医科大学,西南大学,第三军医大学,西南交通大学,重庆大坪医院,四川大学,华西医院,电子科技大学,哈尔滨工业大学,吉林大学,长春应化所,沈阳药科大学,中国海洋大学,北京大学,清华大学,北京理工大学,北京师范大学,北京中医药大学,中国农业大学,北京市肿瘤防治研究所,北京军事医学科学院,中国科学院动物研究所,中国科学院化学研究所,第四军医大学,西安交通大学,湖南大学,中南大学,武汉大学,武汉协和医院,华中科技大学,中山大学,广东药科大学,深圳大学,华南理工大学,中国科研学院先进技术研究院,厦门大学,福州大学,浙江大学,南京大学,南京医科大学,东南大学,中国药科大学,苏州大学,山东大学,山东师范大学,上海交通大学,华东理工大学,复旦大学,郑州大学,河南烟草局,宁夏医科大学,新疆大学,中国人民大学,中国科学院苏州纳米研究所,国家纳米科学中心,武汉病毒研究所,中国科学院过程工程研究所,江苏省原子医学研究所,中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院上海硅酸盐研究所,中国医学科学院生物医学工程研究所等等

 

【目前合作过的药厂】:

石药集团中奇制药技术(石家庄)有限公司,西安力邦制药有限公司,上海药明康德新药开发有限公司,安徽省国平药业有限公司,苏州亚盛药业有限公司,兆科药业(合肥)有限公司,南京绿叶制药有限公司,山东绿叶制药有限公司,大冢(上海)药物研究开发有限公司,国药集团化学试剂有限公司,长春金赛药业有限责任公司,成都苑东药业有限公司,浙江海正药业等。


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