融合PM滤除和CO₂吸附功能的聚乳酸活性纳纤膜

摘要

生物基可降解聚乳酸（PLA）纳纤膜（NFMs）可缓解塑料污染，并辅助改善空气质量，在颗粒物（PM）滤除领域备受关注，但其自身并不具备气体选择性，且因电活性不足与电荷耗散过快导致PM过滤效率不稳定，严重制约了其发展.本文采用微波辅助法制备了高选择活性纳米晶（HSANs），通过电纺电喷联用策略将其掺杂到PLA NFMs中，最终形成具有多级孔结构的高选择活性纳纤膜（HAS NFMs）.借助HSANs（2%, 4%和8%，质量分数）的均匀负载作用，所得HSA NFMs的表面电位（最高达7.6 kV）和介电常数（1.68）均显著提升.同时，凭借显著增强的电活性与优化后的形态结构，HSA NFMs在85 L/min气流速度下对PM_2.5和PM_0.3的过滤效率分别达到99.8%和99.5%，显著优于Pure PLA（仅分别为83.5%和82.7%）.此外，HSA NFMs表现出优异的二氧化碳（CO₂）吸附性能，其中HSA-8在273.15 K/1.0 bar（1 bar=100 kPa）条件下的吸附容量高达57.2 cm³/g，并通过理想吸附溶液理论（IAST）模拟得到CO₂/N₂选择性为40.该策略实现了高效CO₂选择性吸附与卓越PM过滤性能的有机整合，有望推动环境友好型同步滤除分离功能膜的发展.

关键词

纳纤膜 / 高选择活性纳米晶 / 同步滤除 / 选择性吸附