具有优异空气过滤性能的坚固分层类花状ZnO/PAN纳米纤维膜

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Robust Hierarchical Flower-Like ZnO/PAN Nanofibrous Membranes for Efficient Air Filtration

制备了具有粗糙表面和花状ZnO结构的PAN复合纳米纤维膜，在低压降（88Pa）下实现PM10-2.5和PM0.399.99%和99.59%高效过滤，长期测试稳定性优异，兼具显著抗菌性能。

　　

开发一种能够有效过滤细颗粒物并保持低压力阻力的抑制空气过滤器仍面临重大挑战。通过混合电纺和水热合成方法，成功制备了一种表面粗糙的PAN复合纳米纤维膜，并在其上负载了类似花朵结构的ZnO。与普通的PAN纳米纤维膜（PAN NFMs）以及市售的ZnO/PAN纳米纤维膜相比，这种含有类似花朵结构ZnO的膜在88 Pa的低压下，对PM_10–2.5和PM_0.3的过滤效率分别达到了99.99%和99.59%。该膜在不同气流强度下表现出优异的过滤稳定性，并在长达300分钟的测试中依然保持高效；其对大肠杆菌（E. coli）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）的抗菌率分别为99.3%和98.5%。扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和比表面积（BET）分析表明，纤维表面的褶皱结构以及类似花朵结构的ZnO通过增加表面粗糙度和比表面积，协同增强了颗粒物的扩散和拦截效果。此外，细直径纤维中的流动通道以及类似花朵结构的空腔显著降低了压力降。