DOI: 10.1021/acsapm.0c00386
在這項研究中，使用一種簡單的一步靜電紡絲技術，由微孔聚合物PIM-1制備具有可調形態和孔隙率的纖維。該方法包括將PIM-1溶解在良溶劑四氫呋喃（THF）中，將其與由THF和非溶劑（二甲基甲酰胺（DMF）或甲苯）組成的助溶劑進行靜電紡絲，而無需任何后處理。由THF和不同助溶劑制得的電紡PIM-1纖維顯示出纖維形態的獨特變化，從纖維表面紋理的變化到橫截面形狀和內部/外部孔的變化。從波紋圓形到帶狀啞鈴的橫截面形狀變化主要歸因于屈曲不穩定性，而非溶劑的相分離可用來解釋在不同溶劑/非溶劑比例下，纖維表面和纖維內部形成高度多孔結構的原因。隨著甲苯含量的增加，由于相分離和纖維固化之間的競爭效應，表面孔變得更加發達，而內部孔顯示出尺寸和密度的減小。來自靜電紡絲過程中非溶劑誘導相分離（NIPS）產生的大孔（> 50 nm）/中孔（2-50 nm）纖維墊的分層孔隙率和來自PIM-1剛性骨架的固有微孔（<2 nm）有助于增加纖維墊的表面積。氮的物理吸附分析和對CO2吸附能力的提高證實了這些結果。在不同溫度下的CO2吸附動力學以及使用重量分析法進行的吸附/解吸循環穩定性研究表明，PIM-1纖維氈在氣體捕獲應用中具有廣闊的前景。
圖1.（a）PIM-1的化學結構。鋁箔頂部的PIM-1電紡纖維氈具有（b）均勻性和（c）柔性。
圖2.由具有不同成分的溶液制成的初生PIM-1超細纖維的（a-c）表面和（d-f）橫截面的代表性SEM顯微照片。（g-i）橫截面形狀的示意圖。
圖3.由7.5wt％PIM-1的前驅體溶液在THF中獲得的PIM-1超細纖維的橫截面圖像顯示（a）啞鈴狀纖維和（b）在較高放大倍率下的橫截面內部微結構。
圖4.T1、T2、T3和T4 PIM-1超細纖維表面（a，d，g，j）及其相應較高放大（b，e，h，k）和橫截面（c，f，i，l）的SEM顯微照片。
圖5.PIM 1/THF/非溶劑系統在295.15 K下的三元相圖：（a）甲苯和（b）DMF。針對選擇DMF和甲苯為非溶劑的實驗濁點（紫色三角形），繪制了雙結點曲線（實線）、旋節線（虛線）、聯系線（虛線）和臨界點（空心圓）的理論預測。箭頭是建議的合成路徑。
圖6.（a）T4、T3、T2和T1纖維在77 K時的氮氣吸附/解吸等溫線；（b）PIM-1粉末和T4纖維。（c）T4、T3、T2和T1纖維在273 K時的CO2吸附/解吸等溫線； （d）PIM-1粉末和T3纖維。吸附：封閉符號。解吸：開放符號。*在273 K、1 bar下的CO2吸附量為。（e）在25℃、50℃和75℃下T3纖維的CO2吸收量；（f）通過重量法，使用CO2/N2（15/85）在50℃下測得的CO2循環吸附/解吸性能。在氮氣流下，在50℃下將吸附的CO2歸一化為0。
