【摘 要】
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聚合物纤维因其独特的结构和形貌,及大比表面积,已成为材料领域的研究热点。本工作以二乙烯基苯(DVB)为单体,成功制备了功能化聚合物纤维,包括磺化聚合物纤维/银纳米复合材料(Ag-SPNTs)和Janus聚合物纤维中空球(HSPHS),并研究了它们在颗粒物捕获、染料吸附和光催化降解领域中的应用。本论文的主要研究内容如下:(1)采用无模板阳离子聚合法制备了Ag-SPNTs,并对其结构和性能进行了表征和
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聚合物纤维因其独特的结构和形貌,及大比表面积,已成为材料领域的研究热点。本工作以二乙烯基苯(DVB)为单体,成功制备了功能化聚合物纤维,包括磺化聚合物纤维/银纳米复合材料(Ag-SPNTs)和Janus聚合物纤维中空球(HSPHS),并研究了它们在颗粒物捕获、染料吸附和光催化降解领域中的应用。本论文的主要研究内容如下:(1)采用无模板阳离子聚合法制备了Ag-SPNTs,并对其结构和性能进行了表征和评价。Ag-SPNTs具有粗糙的表面和类似竹子的管状结构,直径约为80-150 nm。通过改变[Ag(NH3)2]+的浓度,可调节磺化聚合物纤维(SPNTs)表面银纳米颗粒的含量。通过AFM半接触模式测得的f-d曲线发现,Ag-SPNTs表面作用力大于SPNTs,并且Ag-SPNTs的表面作用力随着表面银纳米颗粒的含量增加而增加。通过颗粒物捕获测试表明,与没有纳米粒子增强的SPNTs相比,Ag-SPNTs捕获微或纳米粒子的数量明显增加,这可能是因为高表面能的银纳米颗粒增加了SPNTs的表面作用力,从而增强了SPNTs表面与颗粒物之间的相互作用力,最终提高了Ag-SPNTs的捕获效率。通过过滤性能测试,Ag-SPNTs纤维膜的过滤效率和QF值均高于SPNTs,表明Ag-SPNTs具有更好的过滤性能。(2)采用SiO2纳米粒子作为界面保护核和牺牲模板,通过阳离子聚合法制备了Janus聚合物纤维中空球。HSPHS可用作有效吸附剂,从溶液中除去亲水性染料罗丹明B(RB)和疏水性染料二甲基黄(DMY),结果显示98%的RB或DMY可以在20 min内被除去。HSPHS对RB和DMY的最大吸附量分别为3.48mol·g-1和0.14 mol·g-1。此外,HSPHS还可以作为催化剂载体负载锐钛矿型二氧化钛,用于光催化降解RB。负载锐钛矿型二氧化钛的Janus聚合物纤维中空球(HSPHS@Ti O2-An)表现出显著的光催化效率和可回收性,循环使用5次后,其催化效率基本没有损失。因此,该Janus聚合物纤维中空球可作为高效吸附剂和催化剂载体,在水处理方面具有广阔的应用前景。
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