DOI: 10.1021/acsami.0c15606
COVID-19流行病的爆發表明了開發先進防護設備的重要性。這項研究探討了使用ZnO納米棒和Ag納米粒子修飾多功能電紡聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（PMMA/ZnO-Ag NFs）作為防護膜的潛力。在此，通過對含有PMMA、ZnO納米棒和Ag納米粒子的溶液進行直接靜電紡絲在非織造布上制備了平均直徑為450nm的PMMA/ZnO-Ag NFs。這種新型材料具有以下四種功能：（i）殺死革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌的抗菌劑；（ii）抑制冠狀病毒和流感病毒的抗病毒劑；（iii）降解有機污染物的光催化劑，從而實現對防護膜的自清潔，以及（iv）可重復使用的表面增強拉曼散射基材，用于定量分析納米纖維上的痕量污染物。這種多功能材料通過提供被動和主動保護途徑以及傳感能力，在防護服應用中具有很高的潛力。
圖1.PMMA/ZnO-Ag NFs的制備步驟（a-d）：（a）通過水熱法合成ZnO納米棒以及ZnO納米棒的SEM圖像，（b）當DMF存在時，通過原位還原AgNO3合成AgNPs溶液，并將PMMA和ZnO納米棒與其混合配制靜電紡絲溶液，（c）通過靜電紡絲在膜上制備PMMA/ZnO-Ag NFs，并將NF膜集成到防護服中，（d）包含PMMA/ZnO-Ag NF膜的防護服，以及（e-g）所制備的PMMA/ZnO-Ag NF膜的多功能特性。
圖2.NF墊的形態和直徑分析。（a，d）PMMA/Ag，（b，e）PMMA/ZnO和（c，f）PMMA/ZnO-Ag NF墊的SEM和STEM圖像。（g）PMMA/Ag，（h）PMMA/ZnO和（i）PMMA/ZnO-Ag NF墊的直徑分布和平均直徑直方圖。
圖3.所制備的PMMA NFs及其納米復合材料（PMMA NFs、ZnO納米棒和Ag納米顆粒的濃度分別為6、10和3wt％）的XRD、拉曼、FT-IR和XPS表征。（a）原始PMMA NFs、PMMA/ZnO NFs和PMMA/ZnO-Ag NFs的XRD圖譜，（b）純ZnO納米棒、PMMA/ZnO和PMMA/ZnO-Ag NFs的拉曼光譜，（c）原始PMMA NFs、PMMA/ZnO NFs、PMMA/Ag NFs和PMMA/ZnO-Ag NFs的FT-IR研究，（d）PMMA/ZnO和PMMA/ZnO-Ag NFs的全掃描XPS光譜，PMMA/ZnO-Ag的（e）Ag3d，（f）Zn2p和（g）O1s的高分辨率區域XPS光譜。
圖4.PMMA NF墊的光催化活性。（a）在0-300分鐘的時間間隔內吸取到PMMA/ZnO-Ag NFs上的MB水溶液的UV-vis吸光度；ZnO和AgNP的濃度分別為10和3％w/w。（b）純PMMA、PMMA/Ag NF、PMMA/ZnO和PMMA/ZnO-Ag NF墊上MB的光催化降解（％）。（c）NF墊的光催化活性與時間的關系圖。（d）光催化降解率的半衰期。插圖顯示了偽一級反應速率常數。
圖5.PMMA/ZnO-Ag NF墊對甲氧芐啶的光催化降解。HPLC-DAD色譜圖顯示甲氧芐啶的（a）降解率％和（b）光催化降解速率（lnC0/Ct）的動力學曲線。插圖數據顯示了擬一級反應速率常數（K），回歸的R平方值（R2）和半衰期（t1/2）的計算值。
圖6.（a）沉積在PMMA/ZnO-Ag NF墊（藍線）和PMMA/ZnO NF墊（紅線）上的MB（1mM）的SERS光譜。（b）從下到上，MB（1mM）在不同濃度（0.5、1、3和5％）AgNPs負載PMMA/ZnO-Ag NF墊上的SERS光譜。（c）沉積在PMMA/ZnO-Ag NF墊（藍線）和PMMA/ZnO NF墊（紅線）上的4-硝基苯酚（1mM）的SERS光譜。
圖7.（a）在PMMA/ZnO-Ag NF墊上探測到的不同濃度MB（從100μM到1nM）的SERS光譜。（b）SERS強度與MB濃度的關系。（c）滴鑄在PMMA/ZnO-Ag NF墊上的MB（2μL，1mM）的SERS光譜。在重復使用四個循環之前，使用紫外線輻照墊子45分鐘以進行自清潔。（d）隨著自清潔循環次數的增加，SERS信號強度在1625cm-1處的變化。
圖8.NF墊的抗菌活性；（a）不同類型和不同Ag濃度的NF墊的抗菌活性；（b）不同數量PMMA/ZnO-5％AgNF墊的抗菌活性。
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