DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127274

开发具有高表面积与体积比的异质纳米材料对于增强水污染物（如有毒有机染料）的吸附至关重要。在此，研究者介绍了多孔氧化铝纳米层涂覆聚丙烯腈（PAN）纳米纤维的合成过程，及其在吸附有机染料亚甲基蓝（MB）中的应用。首先，研究者通过静电纺丝制备PAN纳米纤维，然后用分子层沉积法制备的烷醇铝杂化薄膜对其进行涂覆。接着，通过热退火工艺获得最终的多孔氧化铝纳米层涂覆PAN纳米纤维。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、N2解吸/吸附孔隙率测定法（BET理论）和傅里叶变换红外光谱对所获得的纳米结构材料进行表征。多孔纳米材料的表面积为631.79m2/g，对10ppm MB的吸附效率为88％。基于分子的物理吸附（单层吸附），采用伪一级模型和Langmuir吸附模型可以较好地描述吸附动力学和等温线。

图1：扫描电子显微镜图像：a-b）d Al2O3和c-d）p Al2O3。

图2：a-c）由MLD沉积的p Al2O3和d-e）由ALD沉积的d Al2O3的HRTEM图像。

图3：（a）p Al2O3和（b）d Al2O3样品在空气中煅烧后的氮气吸附-解吸等温线。

图4：沉积在PAN纳米纤维上的薄膜的FTIR光谱：煅烧后的d Al2O3薄膜（50次ALD循环）和p Al2O3薄膜（250次MLD循环）。

图5：a）p Al2O3和b）d Al2O3的热重曲线。

图6：紫外光下MB吸附的紫外-可见光谱：a）d Al2O3和b）p Al2O3。

图7：d Al2O3和p Al2O3纳米纤维的吸附效率与染料（5ppm MB）和吸附剂接触时间的关系。

图8：使用Langmuir（a）和Freundlich（b）线性模型计算接触3小时后MB吸附到p Al2O3纳米纤维上的等温线。使用伪一级（c）和伪二级（d）动力学模型计算3小时内的动力学。

图9：在五个连续过滤和再利用循环中，p Al2O3作为催化剂去除MB的吸附效率。

图10：在五个连续过滤和再利用循环中，p Al2O3作为催化剂去除MB的吸附机理。