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静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜及其吸附性能研究的任务书
任务书
一、课题背景及意义
随着全球环境污染问题的日益严重，纳米材料在环境治理方面的应用日益广泛。纳米材料的高比表面积和小直径等优良特性使其在吸附、催化、反应等方面具有良好的应用前景。静电纺丝技术是一种制备纳米纤维的新技术，具有制备工艺简单、纤维细且长等特点。磺化聚醚酮作为一种具有良好亲水性的材料，在纳米材料的制备和环境治理方面也具有广泛的应用前景。
因此，开展静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜及其吸附性能研究，对于深入探究纳米材料的制备工艺、提高纳米材料的应用性能和解决环境问题具有重要意义。
二、研究内容和目标
1.研究内容：
a.制备静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜；
b.优化制备工艺，探究制备静电纺丝音量对纳米纤维膜形貌和孔结构的影响。
c.对静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜的形貌、孔结构和物理化学性质进行表征和分析。
d.研究静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜的吸附性能和吸附机理。
2.研究目标：
a.制备具有优良孔结构和亲水性的静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜；
b.建立静电纺丝制备多孔纳米纤维膜的最佳工艺参数体系；
c.对纳米纤维膜的形貌、孔结构、亲水性及表面化学性质进行全面的表征和分析；
d.探究静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜对污染物的吸附性能和吸附机理。
三、研究方法及技术路线
1.研究方法：
本研究采用静电纺丝技术制备磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜，通过改变静电纺丝工艺参数，如电压、电极间距、纺丝速度等来影响纤维膜的形貌和孔结构，以不同的探测技术对纳米纤维膜的形貌、孔洞结构、化学组成等特性进行表征和分析；同时，采用模拟废水处理中的污染物、重金属离子开展吸附测试，探究纳米纤维膜的吸附性能和吸附机理。
2.技术路线：
a.化学原料的准备：采用聚醚酮等原料制备磺化聚醚酮。
b.静电纺丝工艺优化：通过改变纤维直径、孔结构等综合性能，寻求最佳静电纺丝工艺参数。
c.纳米纤维膜表征：采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射光谱、傅里叶变换红外光谱等多种分析测试手段对纳米纤维膜纤维直径、孔结构及化学组成等进行表征和分析。
d.吸附测试：采用模拟废水处理中的污染物、重金属离子等进行吸附测试，并通过红外光谱、X射线衍射光谱等测试手段探究吸附机理。
四、预期研究结果及创新点
1.预期研究结果：
a.成功制备静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜，并掌握制备工艺参数优化的方法。
b.对纳米纤维膜的形貌、孔结构、物化性质进行了全面的表征和分析。
c.研究了纳米纤维膜的吸附性能和吸附机理，为环境治理提供新思路和新方法。
2.创新点：
a.利用静电纺丝技术制备多孔纳米纤维膜，并优化制备工艺参数系统。
b.对静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜进行全面的表征和分析，为纳米材料的制备提供新的思路和方法。
c.对静电纺丝磺化聚醚酮多孔纳米纤维膜的吸附性能和吸附机理进行系统的研究，为环境治理提供新的技术支撑。
五、研究计划
本项目计划采用以下时间节点进行研究和实验：
第一年（2022年7月-2023年6月）：
1.文献综述和课题立项；
2.化学原料的准备，纤维膜的制备工艺研究和优化；
3.纳米纤维膜形貌、孔结构、物化性质等全面的表征和分析。
第二年（2023年7月-2024年6月）：
1.模拟废水处理中的污染物、重金属离子等进行吸附测试；
2.采用红外光谱、X射线衍射光谱等测试技术探究纳米纤维膜的吸附机理；
3.编写论文并进行撰写和论文答辩。
六、参考文献
1.Liu,L.,etal.SynthesisofmSiO2-PEGincorporatinginchitosan/poly(vinylalcohol)compositenanofibersforheavymetalsadsorption.ChemicalEngineeringJournal,2015,265:146-154.
2.Huang,Y.,etal.ElectrospunPET/PUblendnanofibrousmembraneswithenhancedbloodcompatibilityviathesericin/EGCGcoating.ColloidsandSurfacesB:Biointerfaces,2018,161:429-437.
3.Kim,M.J.,etal.Synthesisofgrapheneoxide–polyanilinecompositenanofibersusingelectrospinningandtheirapplicationinheavymetalionremoval.JournalofHazardousMaterials,2012,219:162-169.
4.Gabbay-Alon,M.,eta