从开心果壳中提取的碳纳米纤维的绿色合成：在TiO?纳米复合材料中的协同光催化活性

《Scientific Reports》：Green synthesis of pistachio shell-derived carbon nanofibers: synergistic photocatalytic activity in TiO? nanocomposites

　　

摘要

纳米纤维是一类先进的纤维材料，其直径通常小于500纳米。纳米纤维可以由多种天然和合成聚合物制备而成。电纺法是一种常见的纳米纤维制备方法。当聚合物溶液中存在纳米颗粒时，电纺产物可以是纳米复合纳米纤维。这些纳米材料在工业上有许多应用，尤其是在作为吸附剂和催化剂方面。在本研究中，以开心果壳为原料，通过树脂化、制备聚合物溶液、电纺聚合物溶液、热稳定处理和碳化等步骤制备了纳米纤维。研究了多种因素对纳米纤维性能的影响，包括溶液注入速率、施加电压、碳化条件以及聚合物溶液浓度等。使用FE-SEM、FTIR和UV-Vis分析对制备的纳米纤维进行了表征。实验考察了聚合物溶液浓度（12–40 wt%）、施加电压（14–23 kV）和聚合物注入速率（0.2–1.2 mL·h^?1）对纳米纤维直径的影响。接下来，制备了含有TiO₂纳米颗粒的纳米复合纤维，并测量了它们光催化降解亚甲蓝的能力。最后，为了评估所制备纳米复合材料的性能，利用其在水溶液中光催化降解亚甲蓝的能力进行了测试。当使用20毫克纳米复合材料时，在亚甲蓝初始浓度为50 mg·L^?1、反应接触时间为60分钟的情况下，亚甲蓝的去除率达到98.02±1.2%（平均值±标准差，n = 3）。动力学分析表明，该反应遵循伪一级模型。