DOI: 10.1021/acsami.0c18526
為了減少空氣污染可能造成的危害，優質的個人防護材料正受到人們越來越多的關注。因此，研究能夠同時過濾顆粒物（PM）和揮發性有機化合物（VOCs）的多功能材料具有重要意義。此外，在寒冷的天氣，呼出氣體中的水蒸氣會在呼吸器內凝結成小滴，造成令人不舒服的潮濕感。在本文中，研究者通過靜電紡絲法制備了幾種類型的含環糊精Janus納米纖維多孔膜，它們可以有效過濾空氣中不同粒徑的PM，有效吸附VOCs，并使呼出氣體中的水分定向到膜的外部，以提供干燥舒適的環境。這些優點，加上低廉的價格和易于獲得的組件材料以及較低的呼吸阻力，突出顯示了這些Janus納米纖維多孔膜在個人可穿戴式空氣凈化器開發中的巨大潛力。
圖1.三種Janus納米纖維膜的表征。（a）PAN/β-CD/PCL/ZnO，（b）PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和（c）PAN/β-CD/口罩電紡纖維的SEM圖像。上面的圖片是親水側，而下面的圖片是疏水側。PAN/β-CD/PCL/ZnO，PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和PAN/β-CD/口罩的（d）親水側和（e）疏水側的FTIR光譜。
圖2.（a）CA定量數據，（b）光學圖像和（c）用手機拍攝的PAN/β-CD/PCL/ZnO，PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和PAN/β-CD/口罩親水側和疏水側的照片。
圖3.Janus膜的水單向滲透。（a）乙基紫染色的水很容易從PAN/β-CD/PCL/ZnO Janus膜的疏水性PCL/ZnO向親水性PAN/β-CD方向滲透。（b）水在Janus膜上從親水性PAN/β-CD至疏水性PCL/ZnO方向被阻隔。（c）水可以從PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL Janus膜的疏水性11％PCL/2％PCL向親水性PAN/β-CD方向滲透。（d）水在Janus膜上從親水性PAN/β-CD至疏水性11％PCL/2％PCL方向被阻隔。水在PAN/β-CD/口罩Janus膜的（e）疏水側和（f）親水側均受阻。
圖4.三種Janus膜有效過濾PM。（a）PAN/β-CD/PCL/ZnO，（b）PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和（c）PAN/β-CD/口罩電紡纖維由親水側到疏水側過濾PM 4小時后的SEM圖像。上圖為含PM的親水側，下圖為不含PM的疏水側。（d）使用手持式CPC3007測定三種Janus膜的去除效率。（e）三種Janus膜的壓降值。（f）利用SMPS監測空氣中三種Janus膜過濾前后不同粒徑PM的含量。
圖5.在DMSO-d6中，暴露于苯胺的（a）PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和（b）PAN/11％PCL/2％PCL的1H NMR光譜。
圖6.Janus膜能有效吸附苯胺。（a）不同濃度苯胺在DMSO中的紫外吸收曲線。（b）不同濃度苯胺在DMSO中于297nm處的吸光度。Janus膜（c）PAN/β-CD/PCL/ZnO、PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL、PAN/β-CD/口罩和（d）PAN/PCL/ZnO、PAN/11％PCL/2％PCL和PAN/口罩吸附苯胺后溶解在DMSO中的紫外吸收曲線。
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