氧化石墨烯和聚丙烯腈组成纳米纤维，用于高效空气过滤

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2021-09-23 环球过滤分离技术网  nanopuretech6

颗粒物(PM)污染给人们的健康带来了严重的威胁。PM2.5是空气动力直径小于2.5微米的颗粒物，是最常见的致病污染物。现有的空气滤清器和滤膜普遍存在滤除效率低、质量因数低、驻极体失效带来的安全隐患以及对超细颗粒的捕获效率低下等问题。因此，急需开发一种高效、低成本的空气过滤膜。

上海交通大学张亚非（文章尾部有介绍）教授课题组在《ACS Appl Nano Mater》发布：将氧化石墨烯(GO)粉末引入二甲基甲酰胺(DMF)与PAN溶液中，通过静电纺丝制备纳米纤维膜。制备的纳米纤维重量轻，透气性好，长期稳定，在过滤设备中具有潜在的应用前景，如口罩和纱窗，以及其他空气净化系统。纳米纤维的直径主要分布在250 nm左右，保证了较高的空气过滤效率和较高的颗粒吸附稳定性。由于氧化石墨烯薄片上有额外的官能团，PAN/GO纳米纤维对PM2.5的吸附作用可以形成协同作用。与商用口罩过滤材料和纯PAN纳米纤维相比，PAN/GO纳米纤维使用100小时后的去除率分别高出99.1%和15.1%。

2图文导读  

图1.（a）静电纺丝纳米纤维的制造方案。（b）进一步静电纺丝的解决方案的成分。

SEM检查所制备的纳米纤维的形态和微观特征。在图2中，显示了具有不同成分的纳米纤维的直径分布和SEM图像。

图2、SEM图像

图3.吸附后PM 2.5（a-c）PAN纳米纤维和（d-f）PAN / GO-3纳米纤维的SEM图像。

吸附过程如图4所示。具有不同颜色的牵伸纤维与由不同成分组成的纤维一致。

图4.吸附（a和d）商业纤维，（b和e）PAN纳米纤维和（c和f）PAN / GO-3纳米纤维之前和之后的纤维的图示。

在图5中，比较数据点，证明我们的结论与其他工作之间的吸附能力的差异，我们可以从上述中得出结论，我们的工作在：去除效率，浓度，长期吸附稳定性和外部PM 2.5之间达到了最佳平衡。与以前的工作相比，所制备的PAN / GO纳米纤维具有超长的吸附稳定性，100小时后仍可保持99.1％的去除效率。由于出色的去除效率和出色的长期稳定性，成本将大大降低，这显示了日常空气过滤的途径，并为提供更好的低成本选择。另外，简单且容易的纳米纤维合成方法提供了直接制造和加工的优点，这对于高速率大规模生产具有重要意义。

图7.比较。

1小结

在这项工作中，使用静电纺丝法制备了用于有效空气过滤的新型PAN / GO纳米纤维。所制备的PAN / GO纳米纤维在过滤PM 2.5污染物方面优于纯PAN纳米纤维以及商业纤维。已证明含GO样品具有增强的PM 2.5吸附速率，增加的吸附容量和增强的吸附稳定性。因此，PAN / GO纳米纤维可用作窗户屏幕，以改善室外PM 2.5引起的危害，除去室内存在的PM 2.5污染物。此外，新型纳米纤维还可以于日常口罩过滤空气中PM 2.5污染物。简而言之，PAN / GO纳米纤维在空气过滤行业中广泛应用，为人们提供更清洁的空气和更健康的生活环境。

参考文献：

Graphene Oxide-Modified Polyacrylonitrile Nanofibrous Membranes for Efficient Air Filtration

链接：https://doi.org/10.1021/acsanm.9b00806

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