DOI: 10.1021/acsanm.0c01619
本研究開發了一種能夠阻止顆粒物（PM）并監測呼吸情況的納米纖維膜。該膜以聚丙烯腈（PAN）納米纖維為原料，通過靜電紡絲制備而成。通過兩步水熱反應，在納米纖維上直接合成了導電金屬有機骨架（MOF）。兩種膜對細小粉塵顆粒的過濾效率相似（>99％），但是混合膜可以更有效地過濾含來自燃燒氣體的油滴的熏香煙霧，因為油滴在MOF生長的納米纖維上比在PAN納米纖維上更潤濕。此外，在潮濕的氣流（即，呼吸流）中，混合膜的電阻隨流速而變化，表明其適用于呼吸監測。
圖1.（a）通過兩步水熱反應生長Ni-CAT-1前的PAN-MH中的納米纖維的SEM圖像，（b）通過兩步水熱反應生長Ni-CAT-1后的PAN-MH中的納米纖維的SEM圖像，（c）通過單步水熱反應生長Ni-CAT-1（無種子生長過程）后的PAN-MH中的納米纖維的SEM圖像，以及（d）通過兩步水熱反應生長Ni-CAT-1后的PAN-M中的納米纖維的SEM圖像。
圖2.（a）PAN-MH1.2、（b）PAN-MH3和（c）PAN-MH6的SEM圖像。插圖是每個膜的低倍放大SEM圖像。（d）PAN-MH1.2（藍色三角形）、PAN-MH3（紅色圓圈）和PAN-MH6（黑色正方形）的電流-電壓（IV）特性。（e）PAN-MH1.2（藍色）、PAN-MH3（紅色）、PAN-MH6（黑色）和Ni-CAT-1粉末（洋紅色）的XRD圖譜。（f）PAN-MH1.2（藍色）、PAN-MH3（紅色）、PAN-MH6（黑色）和PAN-MH（綠色）的FT-IR光譜。
圖3.PAN-M（藍色）、PAN-MH3（綠色）和PAN-MH6（橙色）的壓降與空氣流速的函數關系。
圖4.在（a）細粉塵和（b）熏香煙霧中，PAN-M和PAN-MH3對PM2.5（紅色）和PM10-2.5（灰色）的過濾效率。捕獲細粉塵5分鐘后的（c）PAN-M和（d）PAN-MH3以及捕獲熏香煙霧5分鐘后的（e）PAN-M和（f）PAN-MH3的SEM圖像。熏香煙霧捕獲之前（紅色）和之后（黑色）的PAN-MH3的XRD圖譜（g）和FT-IR光譜圖（h）。
圖5.（a）PAN-MH3的電阻（黑色）和室內相對濕度（藍色）隨時間的變化。（b）PAN-MH3循環暴露于100％RH 2s后，其電阻隨時間的變化。
圖6.（a）附加PAN-MH3口罩的照片。插圖顯示研究員配戴口罩的照片。（b）呼吸過程中電阻的實時變化。
