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柔性高比表静电纺碳纳米纤维制备及其吸附VOCs性能研究
1
作者
贾震震
李一鸣
+4 位作者
郑智宏
张静云
程璇
郑煜铭
邵再东
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第18期239-246,共8页
碳纳米纤维的直径小,比表面积大,是一种高效的气体吸附材料。但是,碳纳米纤维通常需要经过过程复杂、成本较高并且环境影响大的活化热处理工艺来提高其多孔特性。本研究以聚酰胺酸(PAA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为原料,通过共混静电纺...
碳纳米纤维的直径小,比表面积大,是一种高效的气体吸附材料。但是,碳纳米纤维通常需要经过过程复杂、成本较高并且环境影响大的活化热处理工艺来提高其多孔特性。本研究以聚酰胺酸(PAA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为原料,通过共混静电纺丝和热亚胺化获得聚酰亚胺(PI)纳米纤维,再经一步炭化法制备高比表面积的柔性碳纳米纤维,并系统分析碳化条件对柔性PI/PMMA基碳纳米纤维的形貌特征、物理化学性质和VOCs吸附性能的影响规律。结果表明:1000℃碳化条件下制备的PI/PMMA基碳纳米纤维具有最大的比表面积(1047.5 m^(2)·g^(-1))和孔容(0.61 cm^(3)·g^(-1))。吸/脱附动力学实验表明,PI/PMMA基碳纳米纤维比表面积和微孔体积的增大显著加快了吸/脱附过程中甲苯的传质速率。静态吸附实验表明,PI/PMMA基碳纳米纤维在25℃下对甲苯的吸附容量高达6.25 mmol·g^(-1),吸附等温线较符合Langmuir模型,对苯、丙酮、三氯甲烷和甲醇等典型挥发性有机化合物(VOCs)同样具有良好的吸附性能,表明其是一种潜在的优异的VOCs吸附材料。动态吸附实验显示,PI/PMMA基碳纳米纤维对1137 mg·m^(-3)的甲苯气体的吸附容量高达2.97 mmol·g^(-1),经过五次吸脱附循环,其吸附量仍保持在初始值的91%,表现出优异的循环稳定性。本研究制备的柔性PI/PMMA基碳纳米纤维是一种性能优异的VOCs吸附材料,在低浓度VOCs去除方面具有很大的应用潜力。
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关键词
静电纺丝
碳纳米纤维
VOCS
气体吸附
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职称材料
题名
柔性高比表静电纺碳纳米纤维制备及其吸附VOCs性能研究
1
作者
贾震震
李一鸣
郑智宏
张静云
程璇
郑煜铭
邵再东
机构
厦门大学
材料
学院
中国科学院城市环境研究所中国科学院城市污染物转化
重点
实验室
福建省袋滤材料与技术重点实验室
(厦门中创环保科技股份有限公司)
出处
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第18期239-246,共8页
基金
国家重点研发计划(2022YFC3702800)
福建省袋滤材料与技术重点实验室(厦门中创环保科技股份有限公司)开放课题。
文摘
碳纳米纤维的直径小,比表面积大,是一种高效的气体吸附材料。但是,碳纳米纤维通常需要经过过程复杂、成本较高并且环境影响大的活化热处理工艺来提高其多孔特性。本研究以聚酰胺酸(PAA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为原料,通过共混静电纺丝和热亚胺化获得聚酰亚胺(PI)纳米纤维,再经一步炭化法制备高比表面积的柔性碳纳米纤维,并系统分析碳化条件对柔性PI/PMMA基碳纳米纤维的形貌特征、物理化学性质和VOCs吸附性能的影响规律。结果表明:1000℃碳化条件下制备的PI/PMMA基碳纳米纤维具有最大的比表面积(1047.5 m^(2)·g^(-1))和孔容(0.61 cm^(3)·g^(-1))。吸/脱附动力学实验表明,PI/PMMA基碳纳米纤维比表面积和微孔体积的增大显著加快了吸/脱附过程中甲苯的传质速率。静态吸附实验表明,PI/PMMA基碳纳米纤维在25℃下对甲苯的吸附容量高达6.25 mmol·g^(-1),吸附等温线较符合Langmuir模型,对苯、丙酮、三氯甲烷和甲醇等典型挥发性有机化合物(VOCs)同样具有良好的吸附性能,表明其是一种潜在的优异的VOCs吸附材料。动态吸附实验显示,PI/PMMA基碳纳米纤维对1137 mg·m^(-3)的甲苯气体的吸附容量高达2.97 mmol·g^(-1),经过五次吸脱附循环,其吸附量仍保持在初始值的91%,表现出优异的循环稳定性。本研究制备的柔性PI/PMMA基碳纳米纤维是一种性能优异的VOCs吸附材料,在低浓度VOCs去除方面具有很大的应用潜力。
关键词
静电纺丝
碳纳米纤维
VOCS
气体吸附
Keywords
electrostatic spinning
carbon nanofiber
VOCs
gas adsorption
分类号
TB34 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
柔性高比表静电纺碳纳米纤维制备及其吸附VOCs性能研究
贾震震
李一鸣
郑智宏
张静云
程璇
郑煜铭
邵再东
《材料导报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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