PAN/UiO-66复合电纺纳米纤维膜的制备及表征

摘要

金属-有机框架材料(MOFs)近年得到广泛研究,但不易回收、难处理等缺点使其在实际应用中受到很大限制.通过合适的加工工艺将MOFs加工成型,对促进开发应用很有必要.作为一种可制备杂化微纳米纤维的简单快捷方法,静电纺丝法在制备负载功能粒子的复合膜材料领域得到了迅速发展.通过静电纺丝法将MOFs材料负载在纤维当中,将其加工成纤维膜,并探讨了在纤维膜的制备过程中MOFs掺杂量和纺丝电压两个因素对复合纤维形貌的影响.首先采用溶剂热法,通过对苯二甲酸和锆元素的配位作用,制备出典型的锆基金属-有机框架材料UiO-66(UiO=University of Oslo).然后,以聚丙烯腈(PAN)和UiO-66为基质,通过静电纺丝技术制备PAN/UiO-66复合纳米纤维膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)和N2吸脱附实验等分析测试技术,对UiO-66和PAN/UiO-66复合纳米纤维膜的表面形貌、结构及比表面积等进行表征分析.结果 表明:成功制备出金属-有机框架材料UiO-66和PAN/UiO-66电纺纳米纤维膜;静电纺纯PAN纤维的表面光滑平整,掺杂UiO-66后,纤维表面变得粗糙;随着UiO-66掺杂量的增大,嵌入PAN纤维中UiO-66颗粒量有所增多,同时,纤维直径变小.UiO-66掺杂量为40％的纺丝液在18～22 kV电压下均具有可纺性,所制备纤维的平均直径为150～170 nm.