Page 108 - 《精细化工》2022年第1期

·98· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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2.1.2 XRD 分析 生成 DOM。1640 cm 处是由甲酸盐（HCOO ）的
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TiO 2 、γ-MnO 2 和 TM/TPU-8%复合纤维膜的 C—H 伸缩振动引起，1374 cm 处归因于 COO 的伸
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XRD 图如图 4 所示。 缩振动 [15] 。1458 cm 处为碳酸盐（HCO 3 ）的伸缩
振动峰，氧化反应后变高，说明反应过程中会生成
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大量的碳酸盐。2338 cm 处为 CO 2 的特征峰，但反
应前后峰值变化不明显，可能是由于在反应开始前，
反应装置中已经存在部分 CO 2 。

图 4 TiO 2 、γ-MnO 2 与 TM/TPU-8%复合纤维膜的 XRD 谱图
Fig. 4 XRD images of TiO 2 , γ-MnO 2 and TM/TPU-8%
composite nanofibrous membrane

图 4 中，曲线 a 出现了对应锐钛矿相 TiO 2 的
(101)、(004)、(200)、(211)、(204)、(220)、(215)晶
面衍射峰，并且未显示出其他杂峰，证实了锐钛矿
[5]
相 TiO 2 的成功合成，且纯度较高 。曲线 b 中，位
于 2θ=22.1°、37.0°、42.0°和 56.7°处的衍射峰分别
对应 γ-MnO 2 (JCPDS 14-0644)的(120)、(131)、(300)、
[6]
(160)晶面 。除此之外，曲线 c 中同时出现了 TiO 2
以及 γ-MnO 2 的特征峰，证明了 TiO 2 和 γ-MnO 2 在
TM/TPU-8%纤维膜中的成功掺杂。但由于在纺丝过
程中，粒子的掺杂量较少，故在 TM/TPU-8%纤维膜的

XRD 图中，TiO 2 和 γ-MnO 2 对应的特征峰强度较弱。 图 5 不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量的复合纤维膜的 N 2 -吸
2.1.3 比表面积及孔径分布分析 附脱附曲线（a）及孔径分布图（b）
不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量复合纤维膜的 N 2 - Fig. 5 N 2 -adsorption desorption curves (a) and pore
吸脱附等温线和孔径分布图如图 5 所示。 diameter distribution (b) of composite nanofibrous
membranes with different doping amount of TiO 2
图 5a 中的所有曲线均显示出典型的Ⅳ型等温 and γ-MnO 2
线，并且伴随 H 3 型滞后环，证明所有复合纤维膜都
含有中孔结构。由图 5b 可知，孔径集中分布在 2~
6 nm。除此之外，TM/TPU-8%复合纤维膜的性质最
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好，比表面积为 3.7 m /g，孔容为 0.004223 cm /g。
但 TM/TPU-10%纤维膜的各项性能有所下降。虽然
相比于无机粉体比表面积较小，但与常规过滤材料
相比，纤维膜具有较大的比表面积，为氧化甲醛的
同时过滤空气提供了良好的条件 [14] 。
2.1.4 红外光谱分析
图 6 为反应前后 TM/TPU-8 复合纤维膜的红外

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谱图。图 6 中，3326 和 1595 cm 处为羟基（—OH） 图 6 反应前后 TM/TPU-8%复合纤维膜的红外谱图
的伸缩振动峰，—OH 峰反应后变窄变尖锐，可知在 Fig. 6 FTIR spectra of TM/TPU-8% composite nanofibrous
氧化甲醛的过程中需要消耗大量的—OH。1425 cm –1 membrane before and after reaction
处是氧化反应中的初级中间体二氧亚甲基(CH 2 O 2 , 2.2 复合纤维膜过滤及去除甲醛性能分析
DOM)的拉伸振动峰，氧化反应后其峰强度变大，说 不同 TiO 2 和 γ-MnO 2 掺杂量的复合纤维膜在
明 HCHO 与表面活性氧或—OH 基团作用后会不断 20 ℃反应 2 h 过滤及去除甲醛的性能如表 1 所示。