DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.129877

多孔中空金属氧化物纳米材料具有极高的表面积，更易吸附水中的各种污染物。同轴静电纺丝是一种易于制备长中空纳米管/纳米纤维的先进方法。在此，研究者采用同轴静电纺丝法和后退火工艺合成了中空氧化镁纳米纤维。通过保持外加电压（15kV）、针尖到收集器的距离（12cm）以及核和壳溶液的流速（分别为0.3和0.5mL/h）来进行同轴静电纺丝。采用XRD、FESEM、TEM和BET分析技术对制备的纳米纤维的形成、形貌、结合和表面积进行了分析。中空MgO纳米纤维的内孔径为32nm，表面为527m2/g，比实心MgO纳米纤维要高得多。将制备的中空氧化镁纳米纤维用于吸附水中的氟离子。分析了剂量、接触时间、pH和浓度的影响。氟化物吸附过程遵循伪二级动力学和朗缪尔等温线模型。中空MgO的最大吸附容量为294mg/g，几乎比实心MgO纳米纤维（92mg/g）高出三倍。除CO32-和PO43-离子外，所有共存离子对氟化物吸附的影响可忽略不计。计算了氟化物吸附MgO的吸附能，对应值为-6.9004eV。吸附能的负值表示吸附过程的可行性。

图1.用于合成中空MgO纳米纤维的同轴静电纺丝装置

图2.MgO纳米纤维和中空MgO（H-MgO）纳米纤维的XRD图

图3.（a）和（b）简单静电纺丝法合成的MgO纳米纤维的FESEM照片；（c）和（d）同轴静电纺丝法合成的中空MgO纳米纤维的FESEM照片

图4.（a）中空MgO纳米纤维的TEM和HRTEM（插图）图像，（b）中空MgO纳米纤维的SAED图谱和（c）中空MgO纳米纤维的EDX光谱

图5.（a）简单静电纺丝法合成的MgO纳米纤维和（b）同轴静电纺丝法合成的中空MgO纳米纤维的BET与BJH孔径分布（插图）曲线

图6.使用（a）MgO纳米纤维和（b）中空MgO纳米纤维时，吸附剂用量对%R以及吸附容量（q）对除氟的影响

图7.（a）pH值对中空MgO和MgO纳米纤维材料吸附氟化物的影响，（b）不同pH条件下中空MgO纳米纤维的Zeta电位曲线，以及（c）当溶液pH值小于pHzpc值（零点电荷pH值）时氟离子在中空MgO表面的相互作用

图8.（a）时间对中空MgO和MgO纳米纤维材料吸附容量的影响，（b）拟二级动力学模型，（c）初始浓度对吸附容量的影响，（d）不同纳米纤维材料吸附氟化物的Langmuir等温线模型

图9.共存离子对中空MgO纳米纤维材料除氟的影响

图10.（a）MgO和（b）氟化物吸附MgO的态密度曲线；（c）MgO（100）表面和电子密度，以及（d）MgO（100）表面上的氟化物和电子密度