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电纺快报:Chem. Eng. J. 期刊电纺纤维进展速览

能源环保    2021-09-18 17:24

小编从2020年6、7月Chemical Engineering Journal 期刊论文中精选部分有代表的静电纺丝科研成果,以馈读者。

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1. 多功能LaF3掺杂具有高速传输通道和强极性界面的石榴状多孔碳纳米纤维用于高稳定性锂硫电池

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天津工业大学康卫民教授团队通过电吹纺技术掺入LaF3(La @ PCNFs)的多功能石榴状多孔碳纳米纤维,随后的一步碳化过程,制备了高稳定性的Li-S电池。

大量具有高石墨化度的空心和中孔碳晶粒均匀且密集地生长在大孔碳骨架中,构建一个快速且分级的传输通道并大大丰富暴露的活性位点。

La@PCNFs阴极具有640 mAh·g−1的高放电容量,在5C下1000次循环的平均容量衰减率为0.05%,这将为其他用于各种能量转换和存储系统的仿生材料的发展提供一些启发。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126449

 

2. 碳纳米纤维上的钒/钴氧化物作为高性能柔性超级电容器的无粘结剂膜电极

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青岛大学龙云泽教授等人通碳纳米纤维(VCO/CNF)上的钒/钴氧化物是通过电纺和可控制的后煅烧而专门设计和制造的,可用作无粘合剂的非极性膜电极,用于组装高性能FSC。

合理掺入具有不同化合价态的钒有助于促进CoO相的形成,丰富反应位点并增强局部电子传输的能力。

以VCO/CNFs作为阳极和阴极的FSC在2.8 mW cm-2的功率密度下可提供44.2μWhcm-2的极佳面能密度,长期循环稳定性(保留率95.2%以上) 10000个循环),即使在各种弯曲条件下也具有良好的柔韧性。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126294

 

3. 柔性中空多纳米通道碳纳米纤维@ MoSe2纳米片作为高性能锂离子电池的无粘合剂负极

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通过简单的电纺丝制备了3种柔性3D互连N掺杂碳纳米纤维(NCF),然后将超薄MoSe2纳米片垂直生长在碳纳米纤维的表面都采用面部水热法。

碳纳米纤维的3D网络提供了连续的电子传输路径,并且NMCF和NHMCF中的多纳米通道结构可以缓解充放电过程中的体积变化。 

NHMCFs / MoSe2在1 A g-1下经过400次循环后,在三个电极中提供的最高容量为586.7 mAh g-1,这是NCFs / MoSe2的3.54倍和NMCFs / MoSe2的2.49倍。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126249

 

4.功能化还原型石墨烯基纳米纤维膜用于水净化

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南京林业大学黄超伯教授通过结合一步溶剂热还原法和静电纺丝技术成功制备了一种耐腐蚀的纳米纤维膜,以解决日益严重的水污染问题。

该膜由芳香族聚合物聚酰亚胺制成,并通过还原氧化石墨烯进一步改性,在不同的外部环境和多次循环试验下均保持了原有性能,与此同时还实现了高分离效率(99.19%)和通量(2040.04 L m-2 h-1)。

该净化过程适用于各种污染物和不同混合物。此外,本研究充分探讨了其内在的净化机理。上述研究结果表明,该膜适用于污水净化、有毒有害物质回收、精密萃取前处理等多种应用。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126347

 

5. 新型Bi2WO6 / Ta3N5 Z型异质结纳米纤维的简便构建,可有效降解有害药物污染物

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浙江海洋大学李世杰&密苏里大学陈晓波构建了高效、稳定且可回收的可见光驱动Bi2WO6/Ta3N5 Z异质结,通过电纺丝-煅烧-溶剂热途径制造的紧凑界面接触,其中大量Bi2WO6纳米片原位紧密地形成在Ta3N5纳米纤维的表面垂直生长。

Bi2WO6/Ta3N5(1.0Bi–Ta)在去除盐酸四环素(TC)和环丙沙星(CIP)方面表现出最高的光催化性能,分别实现了约86.7%和81.1%的降解效率。

实验证明Bi2WO6/Ta3N5与污染物之间的直接接触对于污染物的有效降解非常重要。而且,Bi2WO6/Ta3N5具有易于回收的特性和优异的耐久性。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126165

 

6. 原位电纺双功能CuS复合纳米纤维用于室外快速止血和消除超级细菌

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青岛大学龙云泽教授等人开发了一种用于户外的便携式静电纺丝设备(重量为150 g),并且该便携式静电纺丝设备可以绿色合成CuS复合纳米纤维。

CuS复合纳米纤维可以原位沉积在伤口上,从而在户外实现快速止血并消融超级细菌,而无需使用其他材料或装置。这些原位电纺纳米纤维在粗糙的伤口表面上具有比压在伤口部位上的常规纳米纤维垫更好的致密性。

纳米纤维不仅加速了止血(<6 s),而且缩短了超细菌感染伤口的愈合时间(18天)。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126096

 

7. 具有NO释放能力的S-亚硝化角蛋白复合垫,可用于伤口愈合

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南京师范大学袁江教授等人将KSNO与聚氨酯(PU)和明胶(Gel)共电纺丝,以生产PU/Gel/KSNO生物复合垫。制备的垫释放NO而没有细胞毒性,促进L929鼠成纤维细胞和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的增殖,并抑制细菌生长。

沿着电纺纤维的随机排列加速细胞粘附和生长,并模拟天然细胞外基质的结构,从而为细胞提供良好的支架。

在大鼠全厚度皮肤切除模型中研究了PU/Gel/KSNO对促进伤口愈合的作用。结果表明,这些垫子可加速伤口愈合而无炎症反应。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125964

 

8. 以金红石纳米棒修饰的TiO2纳米纤维作为高度均匀载体稳定超近相邻距离的3 nm Pt纳米颗粒及其在催化反应中的应用

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东南大学代云茜教授团队采用金红石纳米棒来修饰TiO2纳米纤维的粗糙表面,以提高其表面的均匀性。

在TiO2纳米纤维的锚定作用下,这些金红石纳米棒在700 ℃条件下得到了很好的约束,避免了烧结重构,为稳定金属纳米颗粒提供了可靠的支撑。

高度均匀的催化体系被赋予减弱的烧结驱动力,使超近相邻距离的3 nm Pt纳米颗粒能够在氧化气氛下承受高达500 ℃的温度。

该抗烧结催化剂在高温下对液相加氢和气相氧化反应均显示出高活性。

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.126013 

 

9. 用于心电图、应变、温度和气体测量的柔性多功能石墨纳米片/静电纺聚酰胺66纳米复合传感器

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上海交通大学杨斌等人通过静电纺丝工艺和超声修饰法制备了一种柔性、超轻、高导电性的石墨纳米片(GN)/聚酰胺66(PA66)纳米纤维复合材料基多功能传感器。

由于将GN锚定到具有多孔结构的静电纺PA66纳米纤维中,形成了灵敏的三维导电网络,该柔性传感器具有良好的应变、温度和气体传感功能。此外,所制备的GN/PA66纳米复合材料作为多功能传感器成功地应用于人体运动和生理心电信号的检测。

得益于GN/PA66纳米复合材料的高长宽比,该柔性传感器还可以监测温度,并显示出电阻的典型负温度系数(NTC)效应。另外,无论柔性传感器的物理状态(平坦、折叠、扭曲和打结)如何,都可以准确检测到甲酸、DMF和NH3·H2O的极性化学蒸气。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125928

 

10. 基因激活的工程外泌体指导祖细胞成骨细胞分化并诱导原位血管化成骨

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武汉大学口腔医学院李祖兵&华中科技大学王江林团队构建特异性基因激活的工程外泌体,它不仅可以有效调节血管内皮生长因子165(VEGF165)的基因释放,而且在增强血管化骨再生的治疗中也发挥着关键作用。

通过基于外泌体的载体,VEGF165质粒基因的转染效率大大提高。单独的外泌体和工程外泌体在体外均表现出一定的间充质干细胞(MSC)成骨细胞分化。

基于对大鼠体内临界尺寸颅骨缺损模型的评估,内化VEGF165基因并结合电纺纳米纤维膜的工程外泌体在成骨和血管生成中起着双重作用。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125939