DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160976

在本研究中，以聚丙烯腈（PAN）和铜插层活性氮化硼（Cu/ABN）混合溶液为碳前驱体，通过静电纺丝和一步碳化处理成功制备了Cu插层分层h-BN/N掺杂碳纳米纤维复合薄膜（PAN-Cu/ABN-CNFs）。一系列表征表明PAN-Cu/ABN-CNFs在结构和组成上具有显着的优点，如微孔（0.076cm3/g）-介孔（0.3582cm3/g）结构的孔特征、剥离的h-BN纳米片结构、低配位高含量N（11.65at％）和自还原Cu纳米粒子的存在（0.5at％）。为适应实际应用，对PAN-Cu/ABN-CNFs的力学性能进行了综合评估，结果表明PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜具有良好的拉伸强度和弯曲性能以及理想的耐磨性。此外，通过选择性吸附去除模拟油中的噻吩（TH）检测了PAN-Cu/ABN-CNFs的选择性吸附脱硫性能，结果表明，当初始浓度为800mg/L时，新鲜薄膜的最佳吸附容量高达78.38mg/g，经过四次再生循环后的吸附容量仍接近74.894mg/g。最后，吸附动力学、等温线和热力学研究表明，通过Avrami分数阶动力学和Liu等温线的相关系数可以更好地描述TH在PAN-Cu/ABN-CNFs上的吸附行为，热力学研究表明，这是一个放热且自发吸附的过程。

图1.PAN-Cu-CNFs、PAN-ABN-CNFs和PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜的FT-IR光谱（A）和XRD图谱（B）；PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜的物理形态（C），SEM图像（D，E和F），EDX光谱（G）和TEM图像（H）。

图2.PAN-ABN-CNFs薄膜和PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜的拉曼光谱（A）和TEM图像（B和C）；碳化前的Cu/ABN和碳化后的Cu/BNNSs的拉曼光谱（D）和TEM图像（E和F）。

图3.PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜的XPS全扫描光谱（A）以及C1s（B）、O1s（C）、B1s（D）、N1s（E）和Cu2p（F）解卷积光谱。

图4.PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜的N2吸附-解吸等温线（A），孔径分布（B），Barrett-Joyner-Halenda（BJH）吸附和解吸结果（C和D）。

图5.（A）PAN-CNFs、PAN-Cu-CNFs、PAN-ABN-CNFs和PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜的应力-应变曲线；（B）增强机理示意图。

图6.PAN-CNFs（A）、PAN-Cu-CNFs（B）、PAN-ABN-CNFs（C）和PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜（D）的磨损行为。

图7.PAN-CNFs、PAN-Cu-CNFs、PAN-ABN-CNFs和PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜对TH硫化合物的吸附能力（A）；不同吸附温度下PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜上TH吸附的动力学（B，C和D），等温线（E，F和G）和热力学（H）模型。

图8.TH在PAN-Cu/ABN-CNFs薄膜上的吸附机理示意图。