變色響應(yīng)聚丙烯腈納米纖維膜的性能研究.pdf

1、目前，基于靜電紡納米纖維比表面積大、孔隙率高、克重小和易于功能化等優(yōu)點，被大量運用于氣體傳感器件的構(gòu)建方面；把靜電紡納米纖維材料運用于神經(jīng)性毒劑的目視比色或熒光檢測研究被受到重視，然而國內(nèi)對此研究甚少。所以本文將酸堿指示劑染料剛果紅和甲基紅與聚丙烯腈（PAN）聚合物溶液共混，利用靜電紡絲技術(shù)制備一種新型的防化材料——變色響應(yīng)聚丙烯腈（PAN）納米纖維膜，目視比色檢測HCl氣體，并考察纖維膜各項性能。
　　測試聚合物溶液的性質(zhì)，探究

2、紡絲液的可紡性，分析染料的加入對紡絲的影響。通過SEM與直徑大小、分布研究，觀察納米纖維膜表面形貌狀態(tài)的變化，分析染料的加入對直徑的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PAN溶液的電導(dǎo)率會隨著剛果紅質(zhì)量濃度的增加而增加；甲基紅對 PAN溶液電導(dǎo)率的影響不大；PAN溶液的黏度與表面張力幾乎不受指示劑質(zhì)量濃度的影響。PAN納米纖維能保持原有的良好形貌，染料著色均勻。隨剛果紅質(zhì)量濃度的增加，纖維平均直徑變小，直徑離散度變大。甲基紅-PAN納米纖維的平均直徑基本不

3、受甲基紅質(zhì)量濃度的影響。
　　利用目視比色法，對納米纖維膜暴露在 HCl氣體前后的膜表面顏色進(jìn)行分析評價。探索納米纖維膜對 HCl氣體變色響應(yīng)的效果及機理分析，并進(jìn)一步探究纖維膜的靈敏度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)纖維膜暴露在 HCl氣體中時，剛果紅-PAN纖維膜由粉色變?yōu)樗{(lán)紫色，甲基紅-PAN纖維膜顏色差異不如剛果紅-PAN纖維膜容易辨認(rèn)。吸附在納米纖維膜表面的 HCl氣體和空氣中 H2O，以納米纖維膜為介質(zhì)反應(yīng)場所，反應(yīng)生成水合氫離子（H3

4、O+），質(zhì)子交換，指示劑分子共軛結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而纖維膜變色。探究變色響應(yīng)的靈敏度可得：剛果紅質(zhì)量濃度增加，HCl氣體的體積濃度越大，纖維膜響應(yīng)時間越短，靈敏度越高，纖維膜顏色也愈明顯。當(dāng)纖維膜暴露在50 mL濃度約29.40μL/L的HCl氣體中時，剛果紅-PAN纖維膜在10 s完成變色，變色響應(yīng)現(xiàn)象最明顯。最低可檢測到1L濃度為0.37μL/L的HCl氣體。剛果紅-PAN納米纖維膜對酸性氣體具有良好的選擇性。
　　對變色響應(yīng)P