DOI: 10.1002/adfm.201909554
大氣顆粒物（PM）污染被認為是全球范圍內重要的危險因素之一。大多數現有的空氣過濾器都面臨著有效去除PM0.3的嚴峻挑戰，PM0.3的最大穿透粒度（MPPS）約為0.3μm，但其危害尤為嚴重。本文報告了一種新穎的原位駐極體靜電紡絲/網狀技術，它既能控制溶液相分離，又能控制晶體相轉變，從而開發出具有二維網絡和良好表面附著力的自極化聚偏氟乙烯納米纖維/網狀膜。通過結合二維納米網的真實納米直徑（≈21nm）、小孔徑（≈0.26μm）和高駐極體表面（6.8kV電位），實現了對MPPS PM0.3篩分和粘附的協同作用。這種雙捕獲特性實現了PM0.3的高效捕獲（≈99.998%），同時保持低空氣阻力（≈0.1%大氣壓）。此外，納米纖維/網絡過濾器具有超疏水性、良好的透明度（91%）和長期穩定性等綜合性能。這種具有吸引力的納米材料的合成為開發具有多種用途的高性能過濾/分離材料提供了一種成功的嘗試。
圖1.a）高壓靜電紡絲/網（ES/N）原位充電策略示意圖。b）駐極體PVDF納米纖維/網的微觀結構FE-SEM圖像。c）α-PVDF和β-PVDF的優化結構，顯示了偶極矩矢量和ESP映射的電子密度。d）PVDF納米纖維和納米纖維/網膜之間的表面電勢和e）孔徑分布的比較。f）包括篩分和粘附在內的過濾方式的示意圖。g）過濾后的駐極體PVDF納米纖維/網的FE-SEM圖像。（g）中使用的顆粒是質量中位直徑為0.3μm的NaCl氣溶膠。
圖2.a）PVDF、PAN、PA6和PU的分子結構。b）和d）過濾前后的PVDF、PAN、PA6和PU納米纖維/網的FE-SEM圖像。每個膜中二維納米網的覆蓋率均保持約為30％。c）PVDF、PAN、PA6和PU納米纖維/網中納米網的纖維直徑和覆蓋率。e）PVDF、PAN、PA6和PU納米纖維/網之間的過濾性能（去除效率和壓降）比較。（e）中使用的顆粒是PM0.3。f）PVDF、PAN、PA6和PU納米纖維/網的表面電勢和g）堆積密度。
圖3.a）具有不同納米網覆蓋率的駐極體PVDF納米纖維/網膜的FE-SEM圖像。b）孔徑分布，c）表面電勢和β-PVDF摩擦，以及d）不同納米網含量的駐極體PVDF納米纖維/網膜的過濾性能。（d）中使用的顆粒是PM0.3。e）模型說明了（左）具有和不具有納米網的PVDF納米纖維過濾器中的動態粒子捕獲過程，以及（右）氣流在通過這兩個過濾器時的壓力場分布。f）空氣分子對PVDF納米網的滑脫效應機理示意圖。
圖4.a）具有不同的基重，b）在不同氣流速度下，c）在不同的相對濕度下駐極體PVDF納米纖維/網式空氣過濾器的過濾性能。d）駐極體PVDF納米纖維/網在不同透射率下的快照圖像。e）具有不同基重的PVDF納米纖維/網的透明度值。f）駐極體PVDF納米纖維/網式過濾器的長期PM0.3過濾穩定性。（a）-（c）中使用的顆粒是PM0.3。
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