含有石墨烯的PAN納米過濾膜的抑菌性及拉伸性能.pdf

1、目前，環(huán)境污染已經(jīng)越來越嚴重，空氣污染更甚，霧霾帶來的危害已引起全世界的關(guān)注，而最有效的空氣凈化方法則是過濾，因此空氣過濾材料的研究和開發(fā)更是成為了研究重點。傳統(tǒng)的空氣過濾材料僅對粒徑大于0.3μm的顆粒才能具有有效的過濾，對粒徑比較小的顆粒及病原體則幾乎無效。在纖維濾材的制備方面，靜電紡絲技術(shù)已引起了廣泛關(guān)注。用靜電紡絲技術(shù)制備的纖維具有直徑小、孔徑小、孔隙率高、纖維均一性好等優(yōu)點，使其在過濾及防護等領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。本文將石

2、墨烯加入到靜電紡納米膜中，使其具有良好過濾效果的同時，還能具有石墨烯的一定性能。
　　首先，利用改進的Hummers法制備氧化石墨烯（GO），并用抗壞血酸作為還原劑制備出還原性氧化石墨烯（rGO），通過靜電紡絲技術(shù)制備了石墨烯/聚丙烯腈（石墨烯/PAN）納米復(fù)合膜。并采用場發(fā)射掃描電鏡、傅立葉紅外光譜、X射線衍射、熱重分析對制備的氧化石墨烯和還原性氧化石墨烯的形態(tài)、結(jié)構(gòu)進行表征以及熱學性能測試。確定成功制備出了GO和rGO，為其在

3、過濾及抑菌方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，將制備出的石墨烯混合在聚丙烯腈紡絲液中，紡制出了含有不同質(zhì)量分數(shù)GO的PAN納米膜以及含有一定量rGO的PAN納米膜，并測量了紡絲液的粘度和電導(dǎo)率，同時對納米膜進行了SEM、孔徑、厚度、過濾等性能測試。實驗結(jié)果表明：石墨烯對紡絲液的粘度和電導(dǎo)率影響不顯著；石墨烯的加入會影響PAN納米纖維的成纖性能，GO的添加量為0.3 wt％時，GO/PAN納米膜的成纖性以及過濾性能最好；GO和rGO添

4、加量均為0.3 wt%時，GO/PAN納米膜的成纖性更好，納米纖維更細，分布更加均勻，其過濾性能也最好，孔徑尺寸分布在1.3~1.7μm之間。而且納米膜的過濾效率隨著其氣流量的增加而減小。
　　再次，對含有不同GO的PAN納米膜以及含有一定量的rGO的PAN納米膜進行拉伸性能測試。實驗結(jié)果表明：GO加入后，PAN納米膜纖維的拉伸性能增加，當添加量為0.3 wt%時，PAN納米纖維的斷裂強度提高了42.42%，斷裂伸長率提高了32.

5、5%。但加入的GO過多時，又會降低纖維的拉伸性能。GO和rGO添加量均為0.3 wt%時， GO/PAN納米復(fù)合材料比rGO/PAN納米復(fù)合材料的拉伸性能更好，而rGO/PAN納米復(fù)合材料比PAN納米材料拉伸性能差。
　　最后，當GO和rGO的添加量為0.3 wt%時，對rGO/PAN和GO/PAN復(fù)合材料的抑菌性能進行了定性測試和定量測試。定性實驗結(jié)果表明：rGO/PAN和GO/PAN復(fù)合材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果