基于活性炭/聚吡咯纳米复合材料的非织造夹层滤膜高效去除汽油发动机排放的CO、SO2和NOx

为解决汽油发动机排放的CO、SO2和NOx污染问题，研究人员开发了一种新型非织造夹层滤膜，采用活性炭/聚吡咯（AC/PPy）纳米复合材料作为吸附剂。该滤膜以Nomex纤维为载体，通过优化复合材料比例（25:75% AC/PPy），实现了CO（88.5%）、SO2（99.2%）和NOx（80.0%）的高效去除，吸附容量分别达478.4、407.1和251.7 mg/g。研究为低成本、高热稳定性的尾气处理提供了创新方案。

　　

全球气候变化与空气污染问题日益严峻，汽油发动机排放的CO、SO₂和NO_x不仅是温室气体的主要成分，还会导致酸雨和呼吸道疾病。尽管《巴黎协定》等国际条约推动减排，但现有过滤技术存在成本高、效率低或热稳定性差等瓶颈。为此，研究人员开发了一种基于非织造夹层滤膜的新型过滤系统，通过将活性炭（AC）与导电聚合物聚吡咯（PPy）复合，实现了对有害气体的高效捕获。

研究团队采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和扫描电镜（SEM）等技术，系统分析了不同纤维载体（聚酯、密实聚酯、Nomex）与AC/PPy复合材料的性能。Nomex因其含12%氮的仲胺基团，能与AC协同增强气体吸附。实验表明，25:75% AC/PPy比例的Nomex滤膜在7分钟内展现出最优性能：CO、SO₂和NO_x去除率分别达88.5±2.2%、99.2±0.5%和80.0±1.8%，吸附容量显著高于传统材料。滤膜参数包括31.4 nm平均孔径、0.0238 cm³/g孔体积和0.31±0.02 cm³/cm²/s透气率，兼具机械强度与91小时持续稳定性。

Equipment
通过XRD和XPS确认了AC/PPy的晶体结构与表面化学组成，FTIR揭示了氮官能团与气体的相互作用机制。

Characterization of AC/PPy nanocomposite
热重分析（TGA）显示复合材料在高温下保持稳定，SEM图像证明纳米颗粒均匀分布在纤维网络中。

Conclusions
该研究创新性地将Nomex纤维的耐热特性与AC/PPy的吸附性能结合，开发出可规模化生产的滤膜。其优势在于：1）成本仅为传统催化转化器的1/5；2）耐受发动机高温尾气；3）模块化设计便于车载应用。论文发表于《Fuel》，为机动车减排提供了切实可行的解决方案，尤其适用于发展中国家老旧车辆的尾气改造。