论文部分内容阅读
随着纳米技术在诸多研究领域引起重视,纳米材料的制备及其应用研究受到越来越多科研工作者的关注。纳米纤维材料作为一种新兴纳米材料,在催化、环境修复、组织工程和传感器等方面都表现出极大的应用优势。本文通过静电纺丝技术制备得到两种水稳定性良好的静电纺纳米纤维膜,分别为聚乙烯亚胺(PEI)/聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜和聚丙烯酸(PAA)/聚乙烯醇(PVA)制得的静电纺纳米纤维膜。通过原位还原法、物理组装法和化学组装法将金属纳米颗粒固定或组装到纳米纤维,制备得到负载有金属纳米颗粒的静电纺纳米纤维复合材料,并借助于SEM、TEM、EDS、FTIR、TGA、ICP-OES和UV-vis等测试手段对所制备的含金属纳米纤维膜进行表征和催化性能测试。本研究主要包括以下两方面的工作：一、创新性的采用原位合成法将具有协同催化作用的金银核壳双金属纳米颗粒(Au@Ag core-shell NPs)固定到静电纺PEI/PVA纤维膜上。原位制备得到的Au@Ag core-shell NPs具有较小的尺寸及较窄的粒径分布,这说明纳米纤维结构可以有效地防止纳米颗粒团聚。本部分,首先将水稳定性良好的PEI/PVA纤维膜浸入氯金酸溶液中,然后加入硼氢化钠将金盐还原成金纳米颗粒。漂洗后,将得到的纤维膜浸入硝酸银溶液,并用抗坏血酸将银盐缓慢还原于金纳米颗粒表面,得到核壳纳米颗粒。研究发现,含Au@Ag core-shell NPs的PEI/PVA纳米纤维复合材料可以高效地催化硼氢化钠(NaBH4)还原四硝基酚的反应。该方法制备的含有核壳结构的金属纳米颗粒的高分子纤维复合材料具有高孔隙率和良好的重复利用性,在催化、传感以及环境修复等领域也具有潜在的应用价值。二、通过组装方法制备含有低代数的聚酰胺胺树状大分子稳定的金纳米颗粒(Au DSNPs)的静电纺纤维复合材料并对其催化性能进行探究。首先,以第二代聚酰胺胺树状大分子为稳定剂制备得到AuDSNPs。然后,分别使用物理方法(利用树状大分子表面的氨基和静电纺纤维表面的羧基可以产生静电吸附作用)和化学方法(通过1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)活化发生偶联反应)将AuDSNPs组装到了静电纺PAA/PVA纤维表面,制备得到两种纳米纤维的复合材料。我们通过多种测试方法对物理方法和化学方法制备的纳米纤维复合材料分别进行表征,并对两种纤维复合材料催化四硝基酚还原反应效率进行评估。结果表明,物理组装和化学组装得到的纳米纤维复合材料均具有良好催化活性和重复利用性。这种以树状大分子为媒介对静电纺纳米纤维进行改性的方法可以用来制备其他类型的纤维复合材料,并应用在催化、传感器和生物医学等领域。通过与原位还原方法制备得到的纳米纤维复合材料的催化活性进行对比发现,物理方法制备得到的含Au DSNPs的PAA/PVA纳米纤维复合材料的催化活性最高。