DOI: 10.1016/j.cej.2021.128412

本研究制备了具有均匀直径和光滑形态的电纺聚丙烯腈/纤维素纳米晶体（PAN-CNC）纳米纤维。对纳米纤维进行稳定化和活化，制备出活性炭纳米纤维（ACnFs），并对其理化性能进行了表征。最后，测试了ACnFs对甲乙酮（MEK）和环己烷的吸附性能。扫描电子显微镜显示，CNCs的加入提高了纤维的均匀性，减小了纤维直径，这是由于静电纺丝溶液的导电性增强所致。CNCs的添加对纤维的热稳定性影响不大，但是，纤维的抗张强度大大提高。孔径分布表明所有样品中都有大量的微孔和中孔。25％PAN-75％CNC纳米纤维的最大表面积和总孔体积分别为3,497 m2/g和2.62 cm3/g。纤维对MEK和环己烷的吸附能力与ACnF的比表面积密切相关，对MEK和环己烷的最大吸附量分别达到1.7和1.8g。与市售活性炭纤维和微珠相比，所制备的ACnF表现出更高的容量和更快的吸附动力学，这是由于其表面积更大、介孔率更高和传质性能更好。上述研究结果表明，使用CNC可改善电纺PAN纳米纤维的力学性能和吸附性能。本文首次提出了CNC增强活性炭纳米纤维作为环境修复应用的合适吸附剂。

图1.静电纺丝装置的示意图。

图2.用不同浓度PAN制备的电纺PAN纳米纤维的SEM显微照片：（a）1％，（b）5％和（c）10％。

图3.电纺PAN-CNC复合纳米纤维的SEM显微照片：a）100％PAN-10，b）50％PAN-50％CNC，c）33％PAN-67％CNC，d）25％PAN-75％CNC。

图4.（a）粉状CNC、PAN纳米纤维和PAN-CNC复合纳米纤维的TGA和（b）DTG曲线。

图5.初纺PAN-CNC复合纳米纤维的拉伸性能。

图6.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC在77K下的氮气吸附等温线。

图7.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC的孔径分布。

图8.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC上的（a）MEK和（b）环己烷吸附等温线。

图9.PAN-CNC ACnFs、ACFC和BAC的吸附速率常数。误差线表示两组数据平均值之间的标准偏差。