柔性超疏水碳纳米纤维膜的静电纺丝造备及其正在油水分散中的使用

山东理工大学李蛟Carbon：柔性超疏水碳纳米纤维膜的静电纺丝制备及其在油水分散中的应用

DOI: 10.1016/j.carbon.2021.05.047

传统的聚合物滤膜因为其化学和分散稳健性较差，在恶劣情况中易于结垢且显现严峻退化的征象。在此，研究者采纳静电纺丝以及随后的氟化处置惩罚制备了柔性超疏水碳纳米纤维膜（CFMHF）。在热处置惩罚历程中引入醋酸锌（ZnAc）使碳纤维中形成了孔，并对孔的形成机理举行了深入的探究。效果评释，碳纤维的柔性和比外貌积增添。CFMHFs具有优秀的超疏水性（水打仗角，WCA=155.9°），高油通量（3590L·m-2·h-1）和杰出的油水分散性能。仅靠重力驱动，CFMHFs对非乳化油水混淆物和乳化油包水混淆物的分散服从均凌驾98％。更紧张的是，所制备的CFMHFs在高温或低温、强酸和强碱溶液、有机溶剂和盐溶液等恶劣条件下体现出精良的稳健性。综上，该计谋对设计高性能油水分散膜具有引导意义。

图1.CFMHF的制备表示图。

图2.扭曲（a1-f1）和规复后（a2-f2）的CFM-0、CFM-2、CFM-2.5、CFM-3、CFM-3.5和CFM-4的数码照片，CFM-3.5的（g1）低倍率和（g2）高倍率TEM图像。

图3.（a）含差别ZnAc量的CFMs的杨氏模量和（b）应力-应变曲线。

图4.（a）CFMs在预氧化和碳化历程中的XRD图谱和（b）XPS光谱，（c）CFMs的拉曼光谱和（d）FT-IR。

图5.CFMHF-3.5的SEM图像和相应的能量色散光谱阐发。

图6.CFMHF-3.5的XPS光谱：宽扫描（a），C1s焦点能级光谱（b）和Si2p焦点能级光谱（c），（d）CFMHF-3.5的FT-IR，（e）碳纤维膜的WCAs。

图7.CFMHF-0（a1，a2），CFMHF-2（b1，b2），CFMHF-2.5（c1，c2），CFMHF-3（d1，d2），CFMHF-3.5（e1，e2）和CFMHF-4（f1，f2）的SEM图像。插图为碳纤维的直径漫衍。

图8.CFMHF-2（a），CFMHF-2.5（b），CFMHF-3（c），CFMHF-3.5（d）和CFMHF-4（e）的AFM图像。

图9.（a）含差别ZnAc量的CFMHFs的氮气吸附-解吸等温线，以及（b）孔体积和比值。

图10.通过添加span80，利用CFMHF-3.5分散非乳化油/水体系（a）和乳化油/水体系（b）的数码照片。种种油类的渗入渗出通量（c），CFMHF-3.5在分散油水混淆物（d）和油包水乳液（e）时的可重复利用性。

图11.（a）用CFMHF-3.5分散前（左）和后（右）的油包水乳液的光学显微镜图像和数码照片，（b）进料乳液和渗入渗出液的粒度漫衍，（c）CFMHFs的孔（由纤维之间的间距形成）直径漫衍，（d）用纤维膜分散油包水乳液的二维表示图。

图12.（a）将CFMHF-3.5一连浸入种种溶液中的数码照片，（b）将CFMHF-3.5浸入90℃或5℃水中1-10h前后的WCAs，（c）将CFMHF-3.5浸入90℃ 1M HCl和1M NaOH溶液中1-10h前后的WCAs，（d）在酸、碱、有机溶剂和盐溶液中浸泡20天后，CFMHF-3.5的WCAs，（e）渗入渗出通量，（f）分散服从。

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