无机材料具有优异的耐酸碱腐蚀、耐辐射性能［60］，将其用于蛋白吸附分离可有效解决有机材料和有机/无机复合材料在循环使用过程中出现的溶胀、被腐蚀问题。通过将添加SiO2纳米颗粒的PAN纺丝液进行静电纺丝得到SiO2@PAN复合纳米纤维膜，随后在N2氛围中高温煅烧，煅烧过程中，有机物分解产生的气体使碳纳米纤维活化且表面原位氮掺杂，得到弱阴离子交换型氮掺杂SiO2/碳纳米纤维（SiO2@CNF）［61］。SiO2@PAN纳米纤维膜和SiO2@CNF膜的微观结构如图9-22（a）和（b）所示，煅烧前纳米纤维直径为（373±45）nm，纤维表面分布着SiO2纳米颗粒，煅烧后纳米纤维直径降低至（274±40）nm。SiO2@CNF的TEM和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）如图9-22（c）和（d）所示，无定形SiO2纳米颗粒分散在碳纳米纤维的表面和内部。
图9-22 （a）SiO2@PAN纳米纤维膜的SEM图；SiO2@CNF膜的（b）SEM图，（c）TEM图和（d）HRTEM图
图9-23（a）为SiO2@CNF的形状记忆性能展示，纤维膜受到外界应力产生弯曲形变，曲率半径小于100μm，当应力卸载后纤维膜仍可恢复至初始形状且纤维膜内没有产生裂纹。同时，纤维膜的润湿性与SiO2纳米颗粒的添加量密切相关，随着SiO2纳米颗粒含量的增加，纤维膜的水接触角从36.8°±0.5°减小至20.6°±0.6°［图9-23（b）］，纤维膜亲水性增强主要是由于两方面的原因：首先，SiO2纳米颗粒和纤维膜上有丰富的亲水性基团（—OH、—NH2）；其次，根据Cassie模型可知，纤维表面的多级粗糙尺度有利于纤维膜亲水性的进一步提高。图9-23（c）展示了纤维膜在3kPa驱动压力下的水通量，当纳米颗粒的含量为20%时，纤维膜的通量达到最大（15202±1927）L/（m2·h），比商业用亲和吸附膜的通量高一个数量级。SiO2@CNF由于表面含有正电性的氨基官能团，因此，可吸附负电性蛋白，其对牛血清蛋白［62］的最大吸附量达（30±0.9）mg/g。综上所述，静电纺SiO2/碳纳米纤维膜在阴离子交换型蛋白吸附分离领域具有广泛的应用前景。(https://www.xing528.com)
图9-23 （a）SiO2@CNF弯曲和回复过程中的FE-SEM图及其（b）水接触角，（c）水通量，（d）对牛血清蛋白和溶菌酶的吸附平衡曲线
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
