DOI: 10.1016/j.seppur.2022.121093
静电纺丝纳米纤维在空气过滤领域极具吸引力，但受到过滤性能不足的限制。此外，再生纳米纤维表面的二级结构以实现先进可持续过滤仍然是一个巨大的挑战。在此，研究者通过绿色静电纺丝和热处理制备了具有分层结构的高性能、环保且生物安全的聚乙烯醇/海藻酸钠/羟基磷灰石（T-PVA/SA/HAP）纳米纤维。基于形态改性策略，在热处理后形成独特的褶皱螺旋结构（UWHS），有利于促进颗粒污染物的物理拦截。而且，由于HAP纳米粒子的静电吸附效应，该纳米纤维膜捕获PM的能力进一步提高（对PM0.3-2.5的去除率超过99%）。总体而言，这项工作为通过形态工程开发高效颗粒过滤材料提供了新的策略和见解。
图1.a）具有UWHS形态的T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜的结构示意图。b）静电吸附和物理拦截协同捕获PM。c）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜在防护口罩中的应用。
图2.a-d）PVA、PVA/SA、PVA/SA/HAP和T-PVA/SA/HAP纳米纤维表面形貌的SEM图像。e）UWHS二级结构的形成机理。f）均匀改性T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜的EDS图像。g）纳米纤维膜的拉伸强度-应变曲线。h）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜在水中浸泡28天前后的数字图像。i）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜在不同时间点的质量下降。
图3.纳米纤维膜PM0.3过滤性能的表征及过滤机理。a）不同基重纳米纤维膜的过滤效率，b）压降和c）QF。d）纳米纤维膜过滤效率和压降的比较。e）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜在空气过滤前后的SEM图像。f）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜经过十次循环过滤的过滤效率和压降。g）常规纳米纤维膜通过普通物理拦截，h）PVA/SA/HAP纳米纤维膜通过静电吸附，i）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜通过静电吸附和UWHS物理拦截过滤PM的示意图。
图4.T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜实际应用表征。a）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜的透气性。b）过滤不同尺寸PM时组装面罩的过滤效率和c）压降。d）用于过滤PM2.5的组装面罩的QF。e）T-Mask和C-mask在80%RH时的效率下降比较。f）组装口罩经过20次循环过滤后对PM2.5的过滤效率。g）T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜和其他膜的QF。h）斑马鱼在去离子水中培养21天的数字图像（含有0.5g T-PVA/SA/HAP纳米纤维膜）。
文章链接：http://www.biofabrication.cn/a/news/xueshu/2022/0512/918.html
文章来源：北京永康乐业 http://www.biofabrication.cn/
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