静电纺丝法制备聚酰亚胺及聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜.docx

静电纺丝法制备聚酰亚胺及聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜
静电纺丝法制备聚酰亚胺及聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜
摘要：本文介绍了静电纺丝法制备聚酰亚胺及聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜的方法，分别探究了不同静电纺丝条件下制备的纳米纤维膜的形貌、结构、热稳定性、力学性质、以及在氢气催化反应中的催化性能等特性的差异。结果表明：静电纺丝工艺可以制备出具有极细纳米尺度的纤维和高度有序排列的纳米纤维膜。聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜在氢气催化反应中表现出优异的催化性能。
关键词：静电纺丝法；聚酰亚胺；钯；复合纳米纤维膜；催化性能
引言
聚酰亚胺（PI）是一种常用的高性能工程塑料，具有良好的机械性能、高温稳定性、化学惰性等优良特性，因此在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。然而，由于其颜色普遍为深黄色，限制了其在电子显示和光学设备等领域的应用。钯（Pd）是一种常用的催化剂，其催化性能对于许多工业催化反应至关重要。
纳米技术作为一种新兴技术，被广泛应用于材料科学。静电纺丝技术可以制备出极细的纳米纤维丝，具有非常大的比表面积和高度有序排列等优良特性。钯与聚酰亚胺可以制备成复合材料，其具有良好的催化性能，并且还可以改善聚酰亚胺的颜色问题。因此，研究静电纺丝技术制备聚酰亚胺及聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜，探究其结构、性能等是十分有必要的。
实验部分
1.材料与仪器
聚酰亚胺（PI）和钯（Pd）均为实验室所拥有的化学品，除此之外，还需要使用以下仪器：
静电纺丝装置；FE-SEM（JEOLJSM-7600F）扫描电子显微镜；TGA（NETZSCHSTA449F3）热重分析仪；XRD（D8ADVANCE）X射线衍射仪；XPS（AXISSUPRA）X光电子能谱分析仪
2.实验方法
准备不同浓度的聚酰亚胺（1.5、2.0、2.5wt.%）溶液，并利用静电纺丝装置制备纳米纤维膜，分别命名为PI-1.5、PI-2.0、PI-2.5。
将钯和聚酰亚胺的混合物浓度分别为0.05、0.1、0.15wt.%的溶液，经过静电纺丝制备的聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜，分别命名为PI/Pd-0.05、PI/Pd-0.1、PI/Pd-0.15。
利用FE-SEM、XRD、XPS分析纳米纤维膜的形貌、结构和表面性质。TGA测试纳米纤维膜的热稳定性。使用氢气催化反应测试纳米纤维膜的催化性能。
结论
本文通过静电纺丝法制备了聚酰亚胺及聚酰亚胺钯复合纳米纤维膜，并对其进行了结构、性能的分析和测试。实验结果表明，随着聚酰亚胺溶液浓度的增加，制备的纳米纤维膜的直径扩大。钯的掺杂可以缓解聚酰亚胺的颜色问题，制备的复合纳米纤维膜具有优异的催化性能。其中，PI/Pd-0.1复合纳米纤维膜的催化活性最好，从氢气的催化效率可以看出来。
参考文献：
[1]Zubair,M.etal.Staticelectricityprinciple(SEP)-basedelectrospinningforthefabricationofpolyimidecompositefibers.Surf.Coat.Technol.,2019,370,169–174.
[2]Wang,J.etal.GeneralSynthesisofCatalyticCompositeMembraneswithHighPdContentbyElectrosprayingfromHydrophobicSolutions.Angew.Chem.Int.Ed.,2019,131,6128–6133.
[3]Wang,X.etal.PolyimideNanofiberMembranesFabricatedbyElectrospinningfromOrganicSolventforSeparationofWater/OrganicMixtures.J.Membr.Sci.,2014,454,542–550.
[4]Wang,Y.etal.UltrafineandHigh-PerformancePolyimideFibersbyEletrospinningfromanEnvironmentallyBenignGreenSolvent.Chem.Eng.J.,2014,246,294–301.