DOI: 10.1007/s00289-021-03657-2

电纺纳米纤维膜作为重金属离子吸附剂得到了广泛的应用。然而，它们的机械性能通常较弱，这减少了在涉及应力和应变的环境中使用此类材料的机会。在本研究中，通过同轴静电纺丝法直接制备了以聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维为核，以氧化锌（ZnO）纳米粒子负载PAN为壳的核-壳纳米纤维膜，其中核层可提供机械支撑，而壳层可增强对镉离子的吸附。研究了pH、时间和浓度对材料吸附性能的影响。与不含ZnO纳米颗粒的膜相比，将ZnO纳米颗粒加入到膜基质中使其吸附能力提高了75％（即PVDF-PAN/ZnO为350mg/g，而PVDF-PAN为200mg/g）。非线性优化方法表明，实验结果与拟二阶动力学模型和Langmuir等温线模型相吻合。此外，PAN、PVDF、PVDF-PAN和PVDF-PAN/ZnO纳米纤维膜的拉伸断裂强度值分别为1.3±0.3、8.2±0.3、8.4±0.1和3.1±0.3MPa，这表明PVDF作为核层纳米纤维增强了膜的力学性能。

图1.同轴静电纺丝PVDF-PAN/ZnO的示意图

图2.同轴电纺a）PVDF-PAN和b）PVDF-PAN/ZnO纳米纤维膜的SEM显微照片。c）PVDF-PAN和d）PVDF-PAN/ZnO纳米纤维膜的TEM图像

图3.a）纳米纤维的XRD谱图。b）纳米纤维的TGA分析

图4.pH对同轴纳米纤维膜去除镉离子百分比的影响

图5.a）孵育时间和b）镉离子浓度对同轴纳米纤维膜吸附效率的影响

图6.拟合动力学模型：a）拟一级模型和b）拟二级模型。拟合等温线模型：c）Langmuir和d）Freundlich模型

图7.纳米纤维膜的拉伸应力-应变曲线