硅烷改性CNC掺杂聚丙烯酸Fenton催化纤维的制备及其性能

摘要

为有效提升聚丙烯酸（PAA）Fenton催化纤维的力学性能、活性铁物种自握持特性以及Fe³⁺自还原能力，利用硅烷偶联剂对纤维素纳米晶（CNC）进行改性，以优化CNC的分散性，随后制备分散有CNC的PAA纺丝溶液，采用湿法纺丝技术制备硅烷改性CNC掺杂PAA基Fenton催化纤维；探究硅烷偶联剂用量与种类对改性CNC掺杂PAA纤维力学性能和催化活性的影响，同时研究KH560改性CNC在改善PAA纤维活性铁物种自握持特性以及Fe³⁺自还原能力方面的作用。结果表明：当改性体系中硅烷偶联剂用量为0.070 mol时，纤维拥有最佳的力学性能；与其他硅烷偶联剂相比，KH560改性CNC掺杂PAA纤维具有更突出的力学性能，其抗拉强度达107.3 MPa，与未改性CNC掺杂PAA纤维相比提高了105.6%;KH560改性CNC可协助PAA锚定铁离子，致使KH560改性CNC掺杂纤维M2-P的平均铁离子浸出质量浓度仅为0.74 mg/L，不足PAA纤维的6.0%;KH560改性CNC还可作为还原剂促进Fe³⁺的还原，使M2-P中Fe²⁺、Fe³⁺的原子数目比达69.7/30.3，远高于PAA纤维的13.5/86.5,Fe²⁺含量高以及铁离子滤出低的特性使KH560改性CNC掺杂纤维M2-P循环使用42次脱色90%以上MB时所需总时间仅为270 min，远低于其他纤维，体现出优异的催化活性。

关键词

纤维素纳米晶(CNC) / 硅烷改性 / 聚丙烯酸(PAA) / Fenton催化纤维