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黄超伯团队生物基绿色可降解纳米纤维膜研究获新进展

浏览次数: 日期:2019-3-28 17:32

近年来,空气污染问题备受关注。对于室内空气污染的治理成为当下的研究热点之一。除了人们熟知的PM2.5、挥发性有机物,细菌等也是室内空气的主要污染源。目前,通常采用多层滤网串联来实现对空气中各种污染物的控制,单层过滤介质很难实现对空气中颗粒物、细菌等污染物的同时防治。此外,大多数滤材均采用难降解型高分子材料,功能单一,容易引发细菌滋生和二次污染等问题。因此,发展以多功能净化材料为基础的一体化防治技术是解决上述问题的关键。

 

图1 多功能ZnO@PVA/KGM电纺纳米纤维膜 (a)静电纺丝法制备膜的原理图,(b)在空气过滤方面的应用,(c)为光催化降解,(d)为膜的抗菌活性。

 

 

近日,南京林业大学黄超伯教授课题组以生物基生物全降解材料魔芋葡甘露聚糖(KGM)为基底,复合水溶性可生物降解高分子材料聚乙烯醇(PVA),以柠檬酸(CA)为热交联剂,随后在复合纤维上负载可见光响应金属氧化物纳米氧化锌。整个制备过程都是以水为溶剂,不添加任何有机溶剂,制备的纤维膜绿色环保可生物降解。所得高孔隙率基体具有良好的三维联通孔道结构,透气性好,负载的纳米颗粒有效增加了基体材料的比表面积;纳米纤维和纳米颗粒组成的拦截网络显著提高了纤维材料的过滤性能,对空气中的超细颗粒(直径300nm左右)的过滤效率高于99。99%,几乎不影响膜孔道阻力。此复合纤维对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都具有良好的抑制效果,能够实现空气污染物过滤功能的同时对细菌具有良好的防治效果。此外,该复合纤维膜还具有光催化降解有机染料的功能,降解效率高达98%。可生物降解聚合物与活性金属纳米颗粒的结合形成了良好的催化体系,对空气污染、水处理等环境治理领域具有广阔的前景。   相关研究成果以“Eco-friendly Electrospun Membranes Loaded with Visible-light Response Nano-particles for Multifunctional usages: High-efficient Air Filtration, Dye Scavenger and Bactericide”为题目发表于期刊ACS Appl。 Mater。 Interfaces上。

 

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