本发明专利技术涉及一种含纳米钯颗粒的静电纺复合纳米纤维毡的制备方法，包括：(1)配制聚乙烯醇和聚乙烯亚胺的混合溶液，通过静电纺丝法制备纳米纤维毡，在真空状态下将纳米纤维毡用戊二醛蒸汽交联18～20h，得不溶于水的静电纺纳米纤维毡，用去离子水漂洗；(2)配制钯酸盐溶液和NaBH4溶液，将上述疏水性静电纺纳米纤维毡浸泡在钯酸盐溶液中2～3h，用去离子水漂洗后浸泡于NaBH4溶液中1～2h，用去离子水漂洗后干燥，即得含纳米钯颗粒的静电纺复合纳米纤维毡。本发明专利技术制备的纤维毡，金属纳米颗粒上载率高，纳米颗粒在纤维中分布均匀，没有发生团聚，得到有效固定，从而避免在水环境修复应用中对水体造成二次污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米钯颗粒的制备领域，特别涉及。
技术介绍
在过去的几十年中，去除工业废水中六价铬污染物的方法通常有物理、化学和生物等方法。具体包括添加凝结剂、还原剂、超滤、电化学方法、吸附以及真菌、微生物和生物质技术等。其中吸附是一种最为高效、经济的去除污染物的方法之一，然而这些方法存在着重复利用率差，不易回收，容易造成二次污染等缺点。因此，寻找一种比表面积大，可回收利用，又不会造成二次污染的污水处理材料成为摆在科学工作者面前的一个亟待解决的课题。近年来，金属纳米颗粒因其具有区别于本体材料的独特物理和化学性质，被广泛应用于电子学、环境、光催化、成像、催化及生物传感器等领域。在这些金属纳米颗粒中，纳米钯被证明是最有前景的催化剂之一。但是由于纳米颗粒的小尺寸效应、表面效应和高表面自由能的作用，纳米颗粒在水体环境中很容易发生团聚。纳米钯颗粒在处理污水的过程中也遇到了同样的问题，使得纳米钯颗粒的反应活性减小，处理污染物的效率降低。为了得到分散均勻、稳定性好的金属纳米颗粒，许多纳米反应器体系如胶束、微乳液、微凝胶、胶质体、树状大分子和多层聚电解质等被用来固定化金属纳米颗粒。纽约州立大学宾汉姆顿分校的Sadik等人2007年采用一锅法合成纳米钯颗粒，用于催化甲酸还原六价铬的反应效果显著，但是分离回收困难，不仅提高了成本而且可能造成土壤和水体的二次污染。基于此，印度中央玻璃陶瓷研究所的Goutam De等人采用介孔氧化铝薄膜负载纳米钯颗粒的方法，催化六价铬的还原，实验证明，在50°C下反应速率常数能达到约0. OSSmirT1，反应后的薄膜经过简单的去离子水冲洗就能进行再次利用，且连续三次的还原反应速率变化不大。静电纺丝技术作为一种方便、低成本的纳米纤维制备技术，可以制备比表面积大、 孔隙率高的纳米纤维材料。金属纳米颗粒既可以以静电纺丝为载体也可以以其为稳定剂， 固定在纤维表面和内部，达到防止团聚、不会破坏纤维表面形貌、又可以充分发挥其纳米效应的目的。聚乙烯亚胺是一种高度支化带正电荷的高分子聚电解质材料，常被用于基因转移载体、自组装高分子和组织工程支架等领域。由于其粘性过大，目前尚未有关于纯的PEI纺丝的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，该方法制备的纤维毡，金属纳米颗粒上载率高，纳米颗粒在纤维中分布均勻， 没有发生团聚，得到有效固定，从而避免在水环境修复应用中对水体造成二次污染。本专利技术的，包括(1)配制质量比为1 3 1的聚乙烯醇和聚乙烯亚胺的混合溶液，通过静电纺丝法制备纳米纤维毡，在真空状态下将纳米纤维毡用戊二醛蒸汽交联18 20h，得不溶于水的静电纺纳米纤维毡，用去离子水漂洗，干燥；(2)配制浓度为2 5mM的钯酸盐溶液和浓度为钯酸盐浓度4 6倍的NaBH4溶液，将上述疏水性静电纺纳米纤维毡浸泡在钯酸盐溶液中2 池，用去离子水漂洗后浸泡于NaBH4溶液中1 2h，用去离子水漂洗后干燥，即得含纳米钯颗粒的静电纺复合纳米纤维毡。所述步骤(1)中的聚乙烯醇和聚乙烯亚胺的混合溶液总质量百分比浓度为8 12%。所述步骤(1)中的戊二醛体积百分比浓度为25%，用量为20 40ml。所述步骤O)中的钯酸盐为K2PdCl4。所述步骤(1)和⑵中的干燥时间为M 3^1。将上述含纳米钯的复合纳米纤维毡加入六价铬盐及质量百分比浓度为88%的甲酸中，于50°C水浴条件下搅拌反应20-40min，混合溶液颜色由黄色变为无色。混合溶液中重铬酸钾溶液(3mM)甲酸溶液去离子水的体积配比= 15 1.5 24，纤维毡质量与混合溶液体积之比为0.06mg/ml。使用SEM (扫描电子显微镜)、EDS (能量分散谱)、TEM (透射电子显微镜)、TGA (热重分析)、红外光谱法和UV-vis表征本专利技术获得的含纳米钯的复合纳米纤维毡及其催化活性的结果分别如下(I)SEM的测试结果SEM的测试结果表明采用静电纺丝方法制备的聚乙烯亚胺PEI/聚乙烯醇PVA纳米纤维毡形貌优良，单根纳米纤维光滑均勻，没有粗细节，没有串珠，纤维之间没有粘连，具有可观的孔隙结构。纤维平均直径为^8nm，且集中在600-700nm之间，参见附图1。固定了钯纳米颗粒的纤维毡形貌没有明显变化，但是由于溶胀作用纤维直径有所增大，平均直径为791nm。参见附图2。O) EDS测试结果EDS图谱结果证实了钯元素分布在静电纺纳米纤维毡中，参见附图3。(3) TEM测试结果TEM对纤维截面的测试结果显示纳米钯颗粒的尺寸分布在l-5nm之间，粒径分布均勻，且平均粒径为2. 6nm，参见附图4。G) TGA测试结果TGA测试结果显示在空气气氛下，含有钯纳米颗粒的纤维毡在300°C被分解，根据最后剩下的钯氧化物的含量折算出纳米钯颗粒在纤维毡中的含量为20. 3%。(5)红外光谱测试结果红外光谱测试结果显示，含有纳米钯颗粒的纤维毡的红外光谱图在波数1650CHT1 处峰有增强且在3350CHT1峰有变宽，这是由于氨基或羟基与纳米钯颗粒之间的相互作用导致。参见附图5。(6) UV-vis 测试结果4UV-vis测试结果表明含有纳米钯颗粒的复合纳米纤维毡对甲酸还原重铬酸钾的催化实验显示，六价铬在波长为350nm处的特征吸收值急剧下降，在20min时达到最低值，六价铬的转化效率达到99.4%。参见附图6。本专利技术涉及了两个基本原理(1)利用静电纺丝的原理使聚电解质溶液在高压的作用下带电并形成锥形射流， 带电的射流在电场力的作用下受到牵伸细化形成纳米纤维，最终以纤维毡的形式沉积在接收板上；(2)利用化学还原的方法使钯氯酸根离子PdCl42-在强还原剂NaBH4的作用下还原成零价纳米钯颗粒。有益效果(1)本专利技术制备过程简单，易于操作，所用的聚合物均为环境友好的高分子材料；(2)本专利技术制备的纤维毡中，金属纳米颗粒上载率高，纳米颗粒在纤维中分布均勻，没有发生团聚，得到有效固定，从而避免在水环境修复应用中对水体造成二次污染；(3)本专利技术所制备的纤维毡中纳米钯颗粒尺寸小，具有很好的催化活性，因而具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术制备的静电纺PEI/PVA复合纳米纤维毡的SEM图；图2为本专利技术制备的载有钯纳米颗粒的静电纺PEI/PVA复合纳米纤维毡的SEM 图；图3为本专利技术制备的载有钯纳米颗粒的静电纺PEI/PVA复合纳米纤维毡的EDS图谱；图4为本专利技术制备的载有钯纳米颗粒的静电纺PEI/PVA复合纳米纤维毡的截面 TEM图片；图5为本专利技术制备的载有钯纳米颗粒的静电纺PEI/PVA复合纳米纤维毡的FIlR 谱图；图6为本专利技术制备的载有钯纳米颗粒的静电纺PEI/PVA复合纳米纤维毡催化还原重铬酸钾的UV-vis谱图谱；a-f分别代表六价铬离子在不同时间点(0，2，5，10，15,20min) 的吸光度。具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1取8. 141g PVA粉末缓慢加入60ml去离子水中，缓慢搅拌约30min，至PVA完全溶胀，然后置于磁力搅拌器上以80°C本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：史向阳，黄云鹏，沈明武，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：
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