一种用于处理有机污染物的以聚多巴胺为缓冲层的Ag-ZnO/尼龙11复合纳米纤维膜的制备方法

本发明涉及纤维膜制备，具体涉及一种用于处理有机污染物的以聚多巴胺为缓冲层的ag-zno/尼龙11复合纳米纤维膜的制备方法。

背景技术：

1、纳米纤维制备技术的发展在过去几十年引起了人们的广泛关注。纳米纤维膜可用于去除水及空气中的多种污染物，如灰尘、细菌、有机污染物、病毒、灰尘等。静电纺丝是一种利用天然聚合物合成纳米纤维膜的方法，合成的纤维形貌可以通过改变静电纺丝工艺参数进行控制，如溶液粘度、电导率、浓度和静电纺丝参数，如尖端和集电极之间的距离、施加电压和机器设置。静电纺丝膜具有去除有机染料、提高防污性能、有效进行微粒杂质的微纳过滤、吸收有毒金属离子以及消除有害有机分子和病原微生物的功能，与单一有机或无机成分相比，性能更加优越；且由无机纳米材料和有机基质结合而成的复合纳米纤维材料在多种应用中表现出特殊的性能，如药物传递、组织工程、增强的机械、热、光学、电抗菌、防污和催化活性的应用，因此，利用蒸发-沉积、旋涂、浸渍和溶胶-凝胶法等技术制造的无机-有机混合静电纺丝纳米纤维，在组织工程、传感器、过滤、电子纺织品和防护服等各种应用中显示出优越的性能。

2、zno是一种宽带隙3.37 ev、高结合能60 mv、高电子迁移率的半导体，因其无毒、经济、抗光腐蚀以及高稳定性而被广泛应用于光降解研究。然而，zno的宽带隙抑制了太阳光驱动的光催化反应，因此，目前采用了染料敏化、金属/非金属掺杂以及与其它半导体的偶联等各种策略来提高zno对可见光的吸收。这包括用等离子体金属纳米颗粒（nps）进行装饰，如ag和au，或通过将它们与纳米片结合，如二硫化钼，还原氧化石墨烯等；这些等离子体纳米粒子可以通过局域表面等离子体共振吸收光谱可见区域的光，加速光化学反应，它们可以在金属与半导体的界面上形成肖特基势垒，增强载流子分离，提高光催化效率。先前的研究发现，zno表面的缺陷和ag的等离子体效应导致了可见光光催化活性，这些缺陷在导带最小值以下产生电子陷阱，阻止电子重组，最终提高载流子分离和光催化活性。等离子体纳米颗粒的形状、尺寸和含量显著影响了复合颗粒的光催化活性。然而，复合纳米颗粒的尺寸极小，经常聚集并漂浮在水中，使其在水处理中应用后难以分离和再利用，这一缺点可以通过生长在静电纺丝纳米纤维膜的表面来解决，然后手动分离以重复利用，从而降低直接分离分散在介质中的nps的难度。

3、尼龙是制造纤维纺织材料的聚合物之一，在20世纪40年代被引入纺织工业。尼龙6和尼龙6,6是尼龙家族中研究最多的成员，广泛用于纺织、水过滤和生物医学中，尼龙6和尼龙6,6在废水处理中也得到了广泛的研究。随着研究深入，对使用奇数尼龙（7、9和11）来制造电子纺织品的研发越来越多；其中，尼龙11是一种生物质基聚合物，具有优异机械性能、纤维形成能力和生物相容性，已被广泛应用；尤其是静电纺丝尼龙11纤维的自极化特性使它们能够为响应机械振动或变形而产生电压，从而成为能量收集和传感应用的理想选择；尼龙11的压电特性使其在运动服、健康监测和便携式能源设备生产的可穿戴和智能电子纺织品中的需求越来越多。贻贝是一种群居的污染生物，由于其粘附适应性，它们可以粘附在几乎所有类型的有机和无机表面。它们在斑块-底物界面的蛋白质含有3,4-二羟基-l-苯丙氨酸（dopa）和赖氨酸氨基酸，通过在tris缓冲液中孵育，很容易聚合为pda。尼龙11具有良好的柔软性、弹性、耐磨损性，使其广泛的应用在管道、管件中，但是由于其较强的疏水性使其在水处理中的应用受限。因此，如何对尼龙11处理使其适于在水处理中应用对行业来说具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供了一种用于处理有机污染物的以聚多巴胺（pda）为缓冲层的ag-zno/尼龙11复合纳米纤维膜的制备方法，该方法中，采用静电纺丝法制备尼龙11纳米纤维膜，然后在碱性条件下，纤维表面多巴胺分子自聚合形成pda涂层，进一步采用水热法将ag-zno nps固定在pda涂层纤维的表面；该方法简单、易于操作，得到的ag-zno/pda/尼龙11复合纳米纤维膜对有机污染物具有光催化降解效率高、抗菌活性高和过滤效率高的优点。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种用于处理有机污染物的以聚多巴胺为缓冲层的ag-zno/尼龙11复合纳米纤维膜的制备方法，采用静电纺丝法制备尼龙11纳米纤维膜，然后在碱性条件下纤维表面多巴胺分子自聚合形成pda涂层，进一步采用水热法将ag-zno nps固定在pda涂层纤维的表面，得到以聚多巴胺为缓冲层的ag-zno/尼龙11复合纳米纤维膜，即ag-zno/pda/尼龙11复合纳米纤维膜。

4、仿生pda涂层可以提高尼龙11纳米纤维膜的亲水性和过滤效率；涂层尼龙11纤维中的pda可以作为粘合剂附着各种类型的无机/有机材料，因为它可以作为成核和生长的中间层。

5、优选的，尼龙11纳米纤维膜的制备方法为：

6、s1，尼龙11颗粒在50±0.1℃的真空烤箱中干燥11-13小时；

7、s2，将干燥后的尼龙11颗粒溶解在混合溶剂中，得到浓度为10wt%的尼龙11溶液；

8、s3，将尼龙11溶液放入连接到金属毛细管的10 ml塑料注射器中（di=0.51mm），在18 kv下进行静电纺丝，保持为1ml/hr的流速；收集滚筒与注射器尖端之间的距离保持为15±1cm；纤维被收集附着在接地滚筒表面的铝箔上；收集到的尼龙11纳米纤维膜在50±0.1℃条件下真空干燥24-30小时。

9、优选的，在步骤s2中，混合溶剂包括三氟乙酸（tfa）和丙酮，三氟乙酸和丙酮的摩尔比为60:40。

10、优选的，在步骤s3的静电纺丝过程中，喷嘴以100 mm/min的直线速度在其轴上保持横向（即水平、来回）移动150 mm。

11、优选的，pda涂层的制备过程为：

12、s4，将2mg多巴胺盐酸盐溶解在10 mm的tris-hcl缓冲液中，溶液的ph值保持为8.5；

13、s5，将尼龙11纳米纤维膜在s4的溶液中振荡12小时，多巴胺分子自聚合形成pda涂层。

14、优选的，在步骤s5中，尼龙11纳米纤维膜的尺寸为5cm×5cm。

15、优选的，ag-zno nps的沉积过程为：

16、s6，用去离子水冲洗去除步骤s5中多余的pda；

17、s7，用浓度为5mg/ml的zno nps溶液50ml，在37℃下振荡膜6小时，在pda/尼龙11纳米纤维膜中负载zno nps；

18、s8，用水冲洗步骤s7负载zno晶种的弹性纺丝膜，培养ag-zno nps；将0.05g硝酸锌六水合物溶解在30 ml水中，与10ml浓度为0.1m的六次甲基四胺（c6h12n4）搅拌1小时，得到溶液a，取10 ml浓度为0.05m的agno3溶液加入溶液a中，混合后得到溶液b；

19、s9，将溶液b转移到聚四氟乙烯内衬中，加入步骤s7负载zno晶种的弹性纺丝膜，在90℃的条件下水热处理6小时，然后用去离子水和无水乙醇洗涤复合膜，并在40℃条件下真空干燥24小时，得到ag-zno/pda/尼龙11复合纳米纤维膜。

20、优选的，在步骤s9中，zno的种子膜的尺寸为5cm×5cm。

21、相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

22、采用静电纺丝法制备尼龙11纳米纤维膜，并通过在纤维表面多巴胺分子自聚合形成pda涂层，然后采用水热法将ag-zno nps固定在pda涂层纤维的表面得到的ag-zno/pda/尼龙11复合纳米纤维膜，在对有机污染物处理时，具有光催化降解效率高、抗菌活性高和过滤效率高的优点。

23、本发明提供的制备方法简单、易于操作。