納米纖維基催化材料的制備及其在環境領域中的應用研究進展

陳明星，張 威，王新亞，肖長發

(1.河北科技大學 紡織服裝學院，河北 石家莊 050018；2.河北省紡織服裝技術創新中心，河北 石家莊 050018；3.上海工程技術大學 纖維材料研究中心，上海 201620)

進入21世紀后，納米科學的發展使得納米材料種類和數量呈現爆炸式增長，納米材料的應用也日趨廣泛。納米材料具有小尺度和高比表面積的特性，相較于尺度較大的催化材料，納米粒子催化劑具有很高的活性和選擇性，因此，目前所使用的催化劑多為納米粒子催化劑[1]。然而納米催化劑的應用也面臨一定的難題，其在使用過程中容易發生團聚，降低了催化活性。另外，納米粒子回收困難，進一步增加了使用成本，這也一定程度上限制了納米催化劑的應用[2]。

為解決這些問題，科研工作者進行了大量探索。一種途徑是使用小分子或高分子配體對納米粒子表面進行改性，降低其表面能，從而避免納米粒子的團聚[3-4]，但該方法無法解決其回收難的問題。另一途徑是采用一定的方法將納米粒子負載在載體上，如高分子材料[5]、碳納米材料[6-7]、四氧化三鐵[8]、金屬-有機框架材料[9]等載體，從而達到防止納米粒子團聚和實現納米粒子回收重復使用的目的。

作為一種新型纖維，納米纖維以其優異的特性得到了越來越廣泛的應用。納米纖維擁有超細直徑，相比傳統紡織纖維具有更大的比表面積，以其為載體可以增大催化劑與反應物之間的接觸面積，從而提高催化劑的反應活性[10-11]。靜電紡納米纖維制備原料來源廣泛，可根據不同的要求選擇不同的原料。此外，相較于納米粒子，納米纖維的回收利用非常簡單，可以實現所負載納米催化劑的回收利用，且對催化劑性能影響較小，有利于降低催化劑使用成本，因此，納米纖維在化學催化領域的應用得到越來越廣泛的關注[12]。

本文綜述了納米纖維基催化材料在制備方法及應用等方面的研究進展；對納米纖維基催化材料的制備方法進行了重點綜述，探討了納米纖維基催化材料在能源環境等領域的應用；最后對未來納米纖維基催化材料發展方向進行了展望，以期為納米纖維基催化材料的制備及性能改善提供參考。

1 納米纖維基催化材料的制備方法

納米纖維基催化材料的制備一般有2種策略，如圖1所示。第1種策略為直接將納米催化劑或催化劑前驅體加入到紡絲液中，然后通過靜電紡絲等技術手段制備納米纖維基催化材料。第2種策略為先采用靜電紡絲等技術手段制備納米纖維，然后采用一定的技術手段將納米催化劑負載于納米纖維表面制得納米纖維基催化材料。2種策略各有優缺點：第1種策略制備過程簡單便捷，但由于納米催化劑粒徑一般小于納米纖維的直徑，因此，部分催化劑會被納米纖維所覆蓋導致催化劑活性受影響，且催化活性會受到納米粒子團聚的影響；第2種策略將催化劑負載于納米纖維表面，絕大部分催化劑的活性不會受到影響，但制備過程相對較繁雜，且對納米纖維的性能有一定要求。

圖1 納米纖維基催化材料制備策略

1.1 直接紡絲法

直接紡絲法是制備納米纖維基催化材料最直接的方法，工藝簡單。首先將催化劑或催化劑前驅體與聚合物溶液混合，形成均勻的紡絲溶液。然后將紡絲溶液通過靜電紡絲技術制成納米纖維。如圖1(a)所示，如果紡絲溶液中添加的是納米催化劑，則制備的納米纖維基催化材料一般可直接使用；如果紡絲溶液中添加的納米催化劑前驅體，則制備的納米纖維復合材料需經進一步處理才能獲得具有催化活性的納米纖維基催化材料，如圖1(b)所示。

1.1.1 直接添加納米催化劑

Khan等[13]以聚乙烯醇(PVA)為成纖聚合物，以二氧化鈦(TiO2)和氧化鋅(ZnO)為催化劑，分別制備了PVA/TiO2納米纖維復合膜和PVA/ZnO納米纖維復合膜。相較于PVA納米纖維膜，PVA/ZnO納米纖維膜和PVA/TiO2納米纖維膜均具有較好的光催化性能。張夢媛等[14]以聚四氟乙烯(PTFE)為成纖聚合物，PVA為紡絲載體，TiO2為催化劑，采用靜電紡絲技術制備了PTFE/PVA/TiO2納米纖維膜，然后對其進行燒結得到PTFE/TiO2納米纖維膜。在紫外線照射5 h后, PTFE/TiO2納米纖維膜對水溶液中亞甲基藍(MB)染料的降解率達99%；經5次循環測試后，降解率仍高達97%。錢怡帆等[15]以聚丙烯腈(PAN)和醋酸纖維素(CA)為成纖聚合物，將TiO2納米粒子添加到聚合物溶液中制備紡絲液，采用靜電紡絲技術制得PAN/CA/TiO2納米纖維膜，其對溶液中MB的降解率可達91.2%。

采用此方法制備納米纖維基催化材料流程較短，方法簡便；但納米催化劑易團聚，使所制備納米纖維基催化材料的催化活性受到影響，因此，目前使用該方法直接制備納米纖維基催化材料的文獻報道相對較少。

1.1.2 添加催化劑前驅體

除直接添加納米催化劑之外，在紡絲溶液中添加催化劑前驅體從而制備納米纖維基催化材料也是常用手段。所添加前驅體一般可溶于紡絲液中，因而納米粒子催化劑在所制備納米纖維基催化材料內分布相對均勻。Li等[16]以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為成纖聚合物，鈦酸正丁酯(TBT)為納米TiO2催化劑前驅體，采用靜電紡絲技術制備PMMA/TBT納米纖維，經水熱處理后得到PMMA/TiO2復合納米纖維。相較于其它形態TiO2催化材料，PMMA/TiO2復合納米纖維對甲基橙(MO)具有高催化活性。在連續5個循環測試中始終保持較高的光催化活性，且易于從反應體系分離。

除無機氧化物納米粒子與納米纖維復合之外，納米金屬粒子催化劑與納米纖維的復合也是一大研究熱點。Guo等[17]以氯化鈀(PdCl2)為納米催化劑前驅體，采用靜電紡絲技術制備了PAN/PdCl2納米纖維膜；然后將Pd2+還原為Pd單質，制得PAN/Pd納米纖維膜；最后進行預氧化和炭化后制得鈀/碳納米纖維膜(Pd/CNFs)。所制備Pd/CNFs對鈴木反應和赫克反應具有優異的催化效率，可重復使用性和穩定性能好，有利于降低催化劑的使用成本。Wang等[18]以硝酸銀(AgNO3)為納米催化劑前驅體，采用靜電紡絲技術制備PVA/AgNO3納米纖維，并將PVA/AgNO3納米纖維在120 ℃下加熱處理，在此過程中Ag+被PVA分子的羥基還原為Ag單質，同時PVA發生化學交聯，制得具有較高穩定性的PVA/Ag納米纖維。相較于對照樣品，PVA/Ag納米纖維對硝基苯酚(4-NP)具有更高的催化活性。經過6次循環實驗后，PVA/Ag納米纖維的催化活性幾乎沒有發生改變。

采用此策略構筑納米纖維基催化材料的方法較為簡單，但納米催化劑在復合催化材料中可能存在分布不均勻和團聚的情況；此外，由于納米粒子尺度一般小于納米纖維直徑，催化劑易被納米纖維所覆蓋，導致催化活性受到影響。為克服此問題，科研人員嘗試先將納米催化劑負載于二維納米片上，然后將具有催化功能的二維納米片添加至紡絲液中，制備納米纖維基催化材料。Chen等[19]首先將納米銀負載于還原氧化石墨烯(RGO)薄片上制得Ag/RGO復合納米材料，然后將Ag/RGO分散于聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)紡絲液中，最后采用靜電紡絲技術制得PMIA/Ag/RGO納米纖維催化材料。由于Ag/RGO尺度較納米纖維直徑大，因此，納米纖維所負載納米催化劑多數裸露在納米纖維表面。所制得的納米纖維催化材料具有優異的力學性能和催化性能。Liu等[20]首先制備了二維層狀結構的金屬碳/氮化物(MXene)納米片；然后將納米Ag負載于Mxene表面制備Ag/MXene納米片，并將其添加于聚丙烯腈(PAN)溶液中制備紡絲液；最后，采用靜電紡絲技術制備了Ag/MXene/PAN納米纖維膜。其對太陽光吸收率高達93%，對硝基苯酚化合物具有優異的催化降解能力和良好的抗菌性能。此方法可提高納米纖維基催化材料的催化活性，為直接紡絲法制備納米纖維基催化材料提供一定參考。

1.2 表面負載法

表面負載法是一種不同于直接紡絲法構筑納米纖維基催化材料的策略，其制備方法為：首先采用靜電紡絲技術制備符合要求的納米纖維膜，然后以其為載體，通過一定的物理或化學方法將納米催化劑負載于纖維表面，如圖1(c)所示。此方法將納米催化劑直接負載于納米纖維表面，不會被納米纖維所覆蓋，在催化過程中納米催化劑可直接接觸反應物，其催化活性不受影響，所制備的納米纖維基催化材料具有較高的催化活性，且催化劑在納米纖維表面分布較為均勻。

1.2.1 表面負載金屬納米粒子

Zhao等[21]以錦綸6(PA6)為成纖聚合物，四丁基氯化銨為添加劑，采用靜電紡絲技術制備了具有多層級結構的HS-PA6納米纖維膜；然后將納米Ag粒子負載到HS-PA6納米纖維膜表面制得HS-Ag/PA6納米纖維膜。其在MB降解過程中表現出優異的催化活性，經過5次連續循環催化實驗后，降解效率仍高達83.5%。于麗娜等[22]采用靜電紡絲技術制備了PAN納米纖維膜，并對其進行胺化處理得到胺化聚丙烯腈(APAN)納米纖維膜。然后將APAN納米纖維膜浸沒于AgNO3溶液中24 h后加入還原液，將納米Ag粒子負載到APAN納米纖維上制得Ag/APAN納米纖維。相較于其它文獻所制備的片狀/顆粒狀Ag催化劑，Ag/PAN納米纖維膜表現出良好的催化降解性能，且易從反應體系中分離，不會造成反應體系的二次污染。

相較于單一金屬催化劑，雙金屬催化劑的協同效應可提高催化劑活性[23]，因此，雙金屬納米催化劑在納米纖維表面的負載也一直是研究熱點。Hu等[24]首先以PVA和聚乙烯亞胺(PEI)混合溶液為紡絲液，采用靜電紡絲技術制備了PEI/PVA納米纖維；然后將PVA/PEI納米纖維置于氯金酸(HAuCl4)溶液中吸附[AuCl4]-，用NaBH4還原后得到Au/PEI/PVA納米纖維；將其置于AgNO3溶液中，用抗壞血酸將Ag+還原成納米Ag，得到雙金屬納米催化劑負載的Au/Ag/PEI/PVA納米纖維。其在60 min內對溶液中4-NP的降解效率可達99%，較負載單一納米粒子催化劑有較大幅度提升。He等[25]以PMMA為成纖聚合物，采用靜電紡絲技術制備了PMMA納米纖維，并使用多巴胺(DA)對PMMA納米纖維改性后得到PMMA/PDA納米纖維；然后將Pt和Ni負載到纖維表面，制得雙金屬催化劑負載的PtNi/PMMA/PDA納米纖維。當納米纖維所含Pt和Ni的量比為1:5時，所制備納米纖維對甲醛降解具有較高的催化效率(大于90%)。相較于商業化以Al2O3為基底的PtNi/PMMA/PDA納米纖維膜具有更低的氣體阻力，有利于氣流通過，進而提高了催化效率。

1.2.2 表面負載金屬氧化物納米粒子

除廣泛應用的金屬納米粒子催化劑之外，金屬氧化物納米粒子催化劑在催化領域也具有廣泛應用。相對于金屬納米粒子催化劑，金屬氧化物納米粒子催化劑具有優異的光催化性能。以納米纖維為載體，金屬氧化物納米粒子為催化劑，制備的納米纖維基催化材料在光催化領域具有較為廣泛的應用。

Ding等[26]以聚酰胺酸溶液為紡絲液，采用靜電紡絲技術制備了前驅體納米纖維膜，并將該納米纖維膜浸入氯化鋅(ZnCl2)溶液中；最后對吸附有ZnCl2的PAA納米纖維膜進行熱處理，得到具有分層納米結構的PI/ZnO納米纖維膜。當ZnCl2溶液濃度為0.5 mmol/L時，所得PI/ZnO納米纖維對MB的催化降解速率常數為1.7 h-1，遠高于ZnO粉體催化材料。Mousavi等[27]以普魯蘭多糖(Pul)、PVA和聚丙烯酸(PAA)溶液為紡絲液，采用靜電紡絲技術制備Pul/PVA/PAA納米纖維膜。然后，將Pul/PVA/PAA納米纖維膜浸于二氧化鈰(CeO2)納米粒子分散液中，將CeO2負載于納米纖維表面，并采用樹狀大分子對納米纖維表面CeO2進行進一步改性。所得納米纖維催化材料的光催化性能明顯優于商業化TiO2納米粒子催化材料，且易從反應溶液中回收；經5次循環使用后，其對偶氮玉紅的降解率僅從89%降低至85%，可重復使用多次。Li等[28]首先采用靜電紡絲技術制備了聚偏氟乙烯/碳納米管(PVDF/MWCNTs)納米纖維膜，然后采用水熱法在其表面負載氧化錳(MnOx)，制得MnOx/PVDF/MWCNTs復合納米纖維材料。其對MB的降解率可達96.7%，催化反應速率常數為0.17 min-1，高于其它文獻報道的錳氧化物粉體催化材料。

為進一步提高金屬氧化物納米粒子的光催化能力，可將其與金屬納米粒子進行復合制得復合催化材料。Shi等[29]采用靜電紡絲技術制備了PAN納米纖維，然后將TiO2納米粒子負載到PAN納米纖維表面得到PAN/TiO2納米纖維；進一步將Ag納米粒子負載到所得納米纖維表面制得PAN/TiO2/Ag納米纖維，制備流程如圖2所示。在可見光照射下，PAN/TiO2/Ag納米纖維膜60 min內對溶液中MB的降解率可達99.7%，與文獻所報道的其它Ag/TiO2光催化劑相比，光催化性能更優。Choi等[30]以聚丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物(PAN-co-MA)為成纖聚合物，采用靜電紡絲技術制得納米纖維膜，然后在納米纖維表面負載Pd納米粒子，進一步采用水熱法在納米纖維表面生成ZnO納米線(ZNWs)，制得Pd/ZNWs納米纖維，其可有效去除水體中的有機污染物。

圖2 PAN/TiO2/Ag納米纖維及催化材料制備流程

1.2.3 表面負載其它納米粒子

除負載金屬納米粒子和金屬氧化物納米粒子外，金屬硫化物和金屬鹵化物納米粒子，如硫化鎘(CdS)[31]、硫化銅(CuS)[32]、硫化銀(Ag2S)[33]、硫化鈀(PdS)[34]、硫化鋅(ZnS)[35]、氯化銀(AgCl)[36]、碘化銀(AgI)[37]等具有優異的催化性能，也常被負載于納米纖維表面制備納米纖維基催化材料。Zhang等[38]首先制備了TiO2納米纖維，然后采用循環浸漬法在其表面負載CdS納米粒子制得CdS/TiO2納米纖維。在甲苯質量濃度為13 mg/L，氣體流量為3 L/min的條件下，所制備CdS/TiO2納米纖維100 min內對甲苯的去除率達80.71%。與其它TiO2基光催化材料相比，CdS/TiO2納米纖維的光催化降解效率有了顯著提高。Zhou等[39]首先采用靜電紡絲技術制備了CA納米纖維，然后采用雙擴散生長法在納米纖維表面負載AgCl納米粒子。所制備納米纖維具有優異的光催化性能，經過4次循環后，對溶液中MO的降解率仍保持在73%。

綜上分析可知，納米纖維基催化材料的制備方法主要包括直接紡絲法和表面負載法2種方式。直接紡絲法根據紡絲液添加物的不同分為直接添加納米催化劑和添加納米催化劑前驅體2種方式；表面負載法根據負載納米催化劑種類的不同，分為貴金屬負載、金屬氧化物負載和其它催化劑負載等。各種制備方法原理、優缺點和改進建議總結如表1所示。

表1 納米纖維基催化材料制備方法原理、優缺點及改進建議

2 納米纖維基催化材料應用

2.1 染料降解

使用催化劑降解染料為含染料廢水的處理提供了一種有利的技術手段，但存在催化劑難以回收的問題。納米纖維基催化材料一定程度上解決了催化劑回收的問題，因此其在染料催化領域具有廣泛應用。

Yar等[40]向PAN溶液中分別添加TiO2、ZnO和ZnO/TiO2納米粒子制備紡絲液，然后采用靜電紡絲技術分別制備了PAN/ZnO、PAN/TiO2和PAN/ZnO/TiO2納米纖維膜。這3種納米纖維膜對孔雀綠均具有較優異的光催化降解性能，催化反應速率分別為0.009 82，0.011 17和0.015 43 min-1，其中PAN/ZnO/TiO2納米纖維膜的光催化活性相對較高。高云莉等[41]以不同形貌的氧化亞銅(Cu2O)為添加劑，采用靜電紡絲技術制備出立方體(Cub/PAN)、八面體(Oct/PAN)和菱形十二面體(Rhd/PAN)納米纖維膜。在MB光催化降解過程中，所制備Cub/PAN納米纖維、Oct/PAN納米纖維和Rhd/PAN納米纖維降解速率常數分別為0.013 47，0.017 04和0.020 84 min-1，表明Rhd/PAN納米纖維膜具有較優的催化性能。經5次循環后，Rhd/PAN納米纖維膜對MB的光催化效率仍保持在85%以上。Li等[42]將硫醇改性氧化石墨烯(GO-SH)加入到PAN溶液中制得紡絲液，然后采用靜電紡絲技術制備PAN/GO-SH納米纖維膜，最后將PAN/GO-SH納米纖維膜浸漬于納米Ag溶液中，制得Ag/PAN/GO-SH納米纖維膜。其催化降解4-NP、MB和羅丹明B等的反應速率常數分別為0.102，0.199和0.266 min-1，催化性能優異，在3次循環中，催化反應速率常數幾乎沒有變化，重復使用性能好。

2.2 有機污染物降解

作為工業廢水中的主要有機污染物，苯酚類化合物對人類健康和環境危害性較大[43]。苯酚類化合物結構較為穩定，難以降解，因此，對廢水中的苯酚類污染物進行高效處理具有重要意義。

Yin等[44]將MXene分別加入到PVA和PAA溶液中，將2種溶液共混后作為紡絲液，采用靜電紡絲技術制備PVA/PAA/Mxene納米纖維膜，然后將此納米纖維膜浸于氯化鈀(PdCl2)溶液中制得PVA/PAA/Mxene/Pd納米纖維膜。其對4-NP和鄰硝基苯酚(2-NP)具有優異的催化降解活性，催化反應速率常數分別為0.367和0.331 min-1；且經8次循環后，降解率仍分別高達94%和90%，具有良好的可重復使用性能。Miao等[45]首先采用靜電紡絲技術制備PVDF納米纖維膜，然后將二氯化錫(SnCl2)溶液噴涂于PVDF納米纖維膜表面，最后將噴涂有SnCl2的PVDF納米纖維膜浸于AgNO3溶液中，將納米Ag粒子負載于納米纖維表面。所制備納米纖維膜可將4-NP轉化為對硝基苯胺(4-AP)，并可將反應產物從反應體系中分離出來，可重復使用性能好。Gopiraman等[46]首先制備CA納米纖維，然后分別將Ag納米粒子、Au納米粒子和Ag/Au納米粒子負載到CA納米纖維表面制得CA納米纖維催化材料Au/CNC、Ag/CNC和Ag/Au/CNC。這3種材料催化降解4-NP的反應速率常數分別為9.21×10-3，11.53×10-3和22.83×10-3s-1，其中負載雙金屬納米粒子的Ag/Au/CNC催化性能更優。

2.3 重金屬離子還原

工業生產的快速發展，使得工業廢水的排放量日趨增長，如無法進行合理處理，則工業廢水中含有的重金屬離子可通過各種途徑進入到水源中，進而在人體和動物體內富集，對人類健康造成巨大危害[47]，因此，水體中重金屬離子的去除對人類健康和環境保護具有重要意義。

Mohamed等[48-49]首先對碳納米管(CNTs)進行氧化改性，然后采用靜電紡絲技術制備了PAN/CNTs納米纖維膜；最后將所得納米纖維膜浸于氨基化二氧化鈦(TiO2-NH2)納米粒子分散液中，通過交聯的方式將TiO2-NH2納米粒子負載到PAN/CNTs納米纖維膜表面，制得PAN/CNT/TiO2-NH2納米纖維膜。其對溶液中染料和六價鉻離子(Cr(VI))具有較好的去除效果，可將六價鉻離子還原為幾乎無毒的三價鉻離子(Cr(III))，經5次循環后，納米纖維膜催化活性僅下降3%，可重復使用性能好。Wang等[50]將TiO2納米粒子和AgNO3分散于PVA和殼聚糖(CS)溶液中制得紡絲液，然后采用靜電紡絲技術制備納米纖維，并將其置于GA溶液中進行交聯得到TiO2/Ag納米纖維；最后，將TiO2/Ag納米纖維浸于藻類(algae)溶液中，使藻類細胞充分附著在納米纖維上，制得algae-TiO2/Ag納米纖維。在光照條件下，algae-TiO2/Ag納米纖維光催化Cr(VI)還原反應的催化活性遠高于TiO2納米粒子。同時，algae-TiO2/Ag納米纖維具有優異的可重復使用性能，經5次循環后光催化活性僅降低10%左右，可有效地將Cr(VI)還原為Cr(III)。Wang等[51]的另一篇研究論文也對相關工作進行了報道。

2.4 其它催化應用

除以上領域外，隨著納米纖維基催化材料制備技術的發展，納米纖維基催化材料以其獨特的性能在甲醛降解、脫硝、鈴木反應和赫克反應、電催化等方面也有著較為廣泛的應用，進一步拓展了納米纖維基催化材料的應用范圍。

Yin等[52-53]首先以PAN、PVP和異丙醇鋯(Zr(C3H7O)4)溶液為紡絲液，采用靜電紡絲技術制備PAN/PVP/Zr(C3H7O)4納米纖維，對其進行預氧化和炭化后制備二氧化鋯/碳(ZrO2/C)納米纖維膜；為進一步提高納米纖維的電催化活性，采用水熱處理的方式將Ag納米粒子負載到ZrO2/C納米纖維上，制得Ag/ZrO2/C納米纖維膜。與碳納米纖維膜相比，ZrO2/C納米纖維膜的電導率更高，可達8.3 S/cm，電催化性能較好；而負載Ag納米粒子的Ag/ZrO2/C納米纖維膜電導率高達12.7 S/cm，電催化性能更優。這是因為Ag納米粒子可以與ZrO2/C納米纖維產生協同效應，進而提高了Ag/ZrO2/C納米纖維膜的電催化活性。

Xu等[54]等將鈦酸四丁酯(TBT)和PVP溶解于乙醇和醋酸溶液中制備紡絲液，采用靜電紡絲技術制備前驅體納米纖維，對其進行煅燒得到TiO2納米纖維，最后將Pt納米粒子負載到TiO2納米纖維表面制得Pt/TiO2納米纖維，并測試了其對甲醛降解的催化性能。結果表明：不同的煅燒溫度會得到不同晶相結構的TiO2納米纖維；在800 ℃下煅燒所得金紅石型TiO2對Pt原子的吸附較強，使得金紅石型Pt/TiO2納米纖維具有較優的甲醛氧化催化活性，其轉換頻率高達16.6 min-1。Wang等[55]制備了Pd-Cu/TiO2納米纖維基催化材料，探究了Pd與Cu質量比對Pd-Cu/TiO2納米纖維基催化材料對水體中硝酸鹽催化性能的影響。結果表明，當Pd與Cu質量比為1:1時，Pd-Cu/TiO2納米纖維基催化材料在180 min內對水體中NO3-的去除率可達92.9%。Zhang等[56]以聚苯乙烯(PS)和四(三苯基膦)鈀(Pd(PPh3)4)溶液為紡絲液，采用靜電紡絲技術制備PS/Pd(PPh3)4納米纖維膜，然后將所得納米纖維加入到含多聚甲醛、濃硫酸的燒瓶中密封，90 ℃處理24 h，得到Pd/CPS納米纖維基催化材料，測試了其對鈴木反應和赫克反應的催化性能。當溶劑中乙醇和水的質量比為4:1時，Pd/CPS納米纖維催化材料催化鈴木反應的產率最高可達97%，催化赫克反應的產率最高可達98%。經5次循環后，Pd/CPS納米纖維催化材料的催化活性幾乎無變化。

此外，納米纖維基催化材料在CO2還原[57-58]、甲苯降解[59-60]和電催化析氫反應(HER)/析氧反應(OER)[61]等領域也有相對廣泛的應用，鑒于篇幅所限，在此不再一一列舉。隨著研究的進行，納米纖維基催化材料會得到越來越廣泛的關注，應用領域也會得到進一步拓展。

3 結束語

由靜電紡絲技術制備的納米纖維膜具有纖維直徑小、比表面積大等優異特性，為納米纖維基催化材料的制備提供了性能優良的載體。納米纖維基催化材料可通過直接紡絲或紡絲后表面負載的方式制得。相較于其它催化材料，以納米纖維為載體制備的催化材料具有催化活性高、易回收和可重復使用性好等特點，因而，其在眾多催化領域應用潛力巨大。但目前納米纖維基催化材料仍存在強度較低、制備工藝復雜、納米催化劑利用率低等不足，難以進行大規模應用。

基于現有研究基礎，今后納米纖維基催化材料的研究方向可從以下幾個方面實現突破：

1)通過對紡絲原料、靜電紡絲工藝和使用增強體[62-63]等方面的研究，提高納米纖維基催化材料的力學性能，推動納米纖維基催化材料的實際應用。

2)以靜電紡絲技術工業化應用為依托，探索綠色、低成本、流程簡便、工業化批量制備納米纖維基催化材料的方法，推動納米纖維基催化材料的批量應用。

3)優化納米纖維結構，提高納米纖維基催化材料比表面積和納米催化劑的利用效率，進而改善其催化活性；鑒于目前所制得的納米纖維基催化材料催化劑多為金屬基，可探索新的負載方法，將其它催化劑與納米纖維結合，拓展納米纖維基催化材料的種類和應用范圍。