直接MOF化诱导电活性高透气聚乳酸Janus纳纤滤膜

摘要

通过微波辅助合成法高效可控制备了高介电纳米晶锆-富马酸金属有机框架（MOF-801）,利用“静电纺丝-喷雾”策略将MOF-801纳米晶锚定于聚乳酸纤维表面,构筑了一种特殊的Janus结构.高介电MOF-801纳米晶显著提高了聚乳酸纤维的驻极效果,使聚乳酸（PLA）纤维膜具有高介电常数（2.5）和初始表面电势（5.6 kV）等高电活性及优异的电荷储存和再生能力. Janus结构具有多种过滤效应协同作用,可分级捕获不同粒径的细颗粒物（PMs）.即使处于最高的气体流速下（85 L/min）,聚乳酸Janus纳纤滤膜（J-PLA/MOF）也可达到超高的PM_0.3过滤效率（96.4%）和低空气阻力（121.5 Pa）.同时,在100 Pa压差测试条件下, J-PLA/MOF纤维膜的气体分子通过速率最高可达225.1 mm/s,明显高于Normal PLA（气体分子透过速率102.2 mm/s）.由于适量高表面活性MOF-801纳米晶的锚定, J-PLA/MOF纤维膜的力学性能有所改善,其抗拉强度和杨氏模量分别高达4.7 MPa和100.3MPa.本文制备的J-PLA/MOF可降解纤维膜在超细PMs过滤研究中具有广阔的应用前景.

关键词

超细颗粒物 / 聚乳酸纤维 / 金属有机框架化 / Janus结构 / 透气性