PVDF/Fe3O4納米纖維的制備、性能及其在空氣過濾中的應用

DOI: 10.1002/mame.201900856

電紡駐極體過濾材料因其對氣流中顆粒物的去除效果極好而受到廣泛的研究。在此，研制了一種兼具駐極體效應和磁效應的高效低壓降納米纖維（NF）膜，并將其與玻璃纖維網和聚酯（聚對苯二甲酸乙二醇酯）網復合，制備了三明治結構的納米纖維防霧霾窗紗。在磁性顆粒的協同作用下，當密度為2.06g m-2時，對于0.3μm以下的細顆粒，納米纖維防霧霾窗紗的過濾效率可達99.95%，而過濾壓降僅為58.5 Pa，透光性好，斷裂強度高（6.32 MPa）。因此，聚偏氟乙烯/Fe3O4復合納濾膜在空氣過濾領域具有潛在的應用前景。

圖1.靜電紡絲設備示意圖和窗紗制備流程圖（1：放卷機構，2：輸送輥，3：玻璃纖維網，4：負極接收器，5：超聲波粘合機，6：PET纖維網，7：卷繞機構，8：高壓變送器，9：納米纖維，10：紡絲儲槽）。

圖2.a）Fe3O4納米粒子的低倍和b）高倍放大FE-SEM圖像，c）Fe3O4納米粒子的TEM和d）HRTEM圖像，Fe3O4在e）40℃、f）50℃和g）60℃的頻率分布，h）Fe3O4的XRD圖譜。

圖3.a）PVDF、c）PVDF/Fe3O4-0.5、e）PVDF/Fe3O4-1和g）PVDF/Fe3O4-1.5的復合納米纖維的FE-SEM圖像以及b）PVDF、d）PVDF/Fe3O4-0.5、f）PVDF/Fe3O4-1和h）PVDF/Fe3O4-1.5的復合納米纖維的頻率分布。

圖4. a）PVDF/Fe3O4復合材料納米纖維的XRD圖，b）PVDF/Fe3O4復合材料納米纖維的低倍和c）高倍TEM圖像。

圖5.復合納米纖維的應力-應變曲線。

圖6.a）不同含量的PVDF/Fe3O4纖維膜的孔徑分布以及b）平均孔徑和孔隙率。

圖7.a）復合納米纖維膜的表面電勢和b）開路TSD。

圖8.PVDF/Fe3O4復合納米纖維（0、5、10、20 wt％）的磁滯回線。

圖9.a）密度為2.06 g m-2的過濾性能，b）密度為1.22 g m-2的品質因數，c）不同密度的PVDF/Fe3O4-1纖維膜的過濾性能，以及d）過濾效率隨空氣流量的變化。

圖10.復合納米纖維膜的過濾過程和示意圖。

圖11.a）復合納米纖維窗紗，b）窗紗結構圖，c）窗芯層結構掃描電鏡，d）PM2.5試驗凈化裝置，e）不同時間用于過濾空氣的濾料的PM2.5濃度值變化，f）模擬室窗裝置，g）不同時間用于過濾煙氣的濾料的PM2.5濃度值變化。

圖12.顯示不同窗紗透明度水平的照片。