静电纺丝法制备ZnO/PNIPAAm纳米纤维及其性能研究

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静电纺丝技术作为一种简单而有效的制备纳米纤维的手段,是以高压静电为动力,将聚合物溶液或熔体制备成直径为几十纳米至几微米的聚合物纤维的方法。静电纺丝法是目前唯一能够大量、连续制备纳米纤维的方法。采用静电纺丝法分别制备了具有温度敏感特性的Zn(NO32/聚N-异丙基丙烯酰胺(Zn(NO32/PNIPAAm)纳米纤维膜和ZnO/聚N-异丙基丙烯酰胺(ZnO/PNIPAAm)纳米纤维膜,确定较佳的电纺工艺参数:聚合物溶液浓度(C)为25%,纺丝电压(U)为11kV,接收距离(L)为15cm,推进速率(R)为0.001μL min-1。通过扫描电子显微镜(SEM)的观测以及Image J软件计算可知,在较佳电纺工艺参数条件下制得的Zn(NO32/PNIPAAm纤维的平均直径为0.52μm。通过水接触角测试,在18℃条件下,Zn(NO32/PNIPAAm纤维膜表面呈现亲水性,而在40℃条件下,Zn(NO32/PNIPAAm纤维膜表面呈现疏水性,表现出温敏特性。通过加入不同质量ZnO纳米粒子制备了ZnO/PNIPAAm纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观测,并用Image J软件计算纤维的平均直径为3.79μm,随着ZnO纳米粒子质量的增加,纤维直径逐渐增大;采用UV-vis检测不同质量分数的ZnO/PNIPAAm纳米纤维膜的紫外吸收性能,得到质量分数为35%的ZnO/PNIPAAm纳米纤维膜在250400nm紫外区吸收性能较强。为了评价复合电纺纤维膜的光催化性能,对所制备的Zn(NO32/PNIPAAm纤维膜和ZnO/PNIPAAm纤维膜在紫外光照射条件下,催化降解一定初始浓度的罗丹明B溶液,通过紫外可见分光光度计测量一定间隔所取出的罗丹明B溶液吸光度,进而计算出一定时间的降解率,分别得其降解率为23.05%和86.73%;为研究ZnO/PNIPAAm纤维膜体系光催化降解罗丹明B溶液机理,通过加入了自由基捕获剂5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO),并采用电子顺旋共振谱(EPR)检测了光催化过程中产生的·OH和O2-/HO2等自由基信号,以及自由基信号随时间强弱的变化。
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