自支撑柔性NiFe2O4纤维的制备及其对Pb(II)的高效吸附性能研究

为解决重金属Pb(II)废水处理中吸附材料易团聚、分离困难的问题，西南科技大学研究人员通过溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术，首次制备出具有自支撑特性的柔性NiFe2O4磁性纤维。该材料展现出18.2 emu/g的饱和磁化强度及49.53 mg/g的Pb(II)最大吸附容量，其非团聚特性和磁分离优势为废水处理提供了新型解决方案。

　　

论文解读：

背景与挑战
全球水资源危机因重金属污染持续加剧，其中铅离子(Pb(II))因其高毒性和生物累积性成为重点治理对象。传统吸附材料如纳米颗粒易在水中团聚，导致活性位点减少；而磁性材料虽便于分离，但负载不均匀、含量受限等问题制约其应用。现有NiFe₂O₄制备方法（直接静电纺丝和表面负载）难以兼顾高负载率与结构稳定性，亟需突破性解决方案。

创新研究
西南科技大学团队在《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》发表研究，提出溶胶-凝胶法结合静电纺丝的新策略。以铁源(Fe(NO₃)₃·9H₂O)、镍源(Ni(CH₃COO)₂)和柠檬酸为原料，通过单齿配位构建前驱体纺丝液，成功制备出纯相柔性NiFe₂O₄纤维。该材料兼具13.443 m²/g比表面积和0.074 cm³/g孔隙体积，突破传统复合材料中NiFe₂O₄含量不足的技术瓶颈。

关键技术
研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)验证NO₃^-去除机制，通过振动样品磁强计(VSM)测定磁性能，结合BET比表面积分析仪和吸附实验系统评价材料性能。

研究结果

1. 材料特性：纤维呈现三维缠结结构，饱和磁化强度达18.2 emu/g，磁场下10秒即可完成分离。
2. 吸附性能：对Pb(II)的吸附符合Langmuir模型，最大容量49.53 mg/g，优于多数报道的NiFe₂O₄基吸附剂。
3. 结构优势：自支撑特性避免传统纳米颗粒团聚问题，纤维间孔隙促进污染物扩散。

结论与意义
该研究开创性地将纯相NiFe₂O₄纤维应用于重金属吸附领域，其“制备-吸附-分离”一体化设计为废水处理提供新思路。柔性纤维结构不仅解决材料回收难题，更为开发多功能环境修复材料奠定基础，推动磁性材料在环境工程中的实际应用。