ZIF-8复合滤材的制备及其过滤性能研究()

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中国材料进展[ISSN:1674-3962/CN:61-1473/TG]

Author(s):: DENG Lingli; HUANG Chuyun; YAN Yurong; （School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China）

Keywords:: electrospinning; PVDF; ZIF-8; ultrafine fiber; filtration performance

摘要:: 以聚酯纤维无纺布为接收基材，通过静电纺丝技术制备了包覆2甲基咪唑锌盐(ZIF8)纳米颗粒的聚偏氟乙烯（PVDF）/ZIF-8超细纤维过滤材料，系统研究了纺丝液浓度对PVDF纤维形貌的影响和不同纳米纤维复合膜克重的PVDF/ZIF8复合滤材的过滤性能。研究表明：ZIF-8可显著降低PVDF/ZIF8复合纤维的直径，最小平均直径可达（83±11） nm。在最佳纺丝条件下，随着纳米纤维复合膜克重的增加，纤维毡的过滤效率与阻力均增加。对于质量中值直径为0.26 μm的NaCl气溶胶，PVDF/ZIF-8复合纤维毡的过滤效率为95.910%时，阻力为47.6 Pa；过滤效率为99.534%时，阻力为111.1 Pa。ZIF-8与纳米纤维结合形成的超细纤维复合毡，为低克重节能滤材的研制提供了新的思路。

Abstract:: Polyvinylidene fluoride (PVDF) ultrafine fiber filter materials, coated with nanoscale zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) particles, were prepared by electrospinning using a polyester nonwoven fabric as base substrate. The effect of solution concentration on the morphology of the PVDF electrospunfibers and the filtration performance of PVDF/ZIF-8 composite filter materials with different grammage of nanofiber composite membranes were systematically studied. Results show that ZIF8 can significantly reduce the diameter of PVDF/ZIF-8 composite fibers with a minimum average diameter of （83±11）nm. Under optimal spinning conditions, filtration efficiency and pressure gradient of the fiber mat increase with increasing grammage of the nanofiber composite membranes. For a NaCl aerosol with a mass median diameter of 0.26 μm, the PVDF/ZIF8 composite fiber mats show filtration efficiencies of 95.9% and 99.5% at pressure gradients of 47.6 and 111.1 Pa, respectively. The combination of ZIF-8 and PVDF nanofibers forms an ultrafine fiber composite mat, which provides a new approach for the development of lightweight and energy-saving filter materials.

备注/Memo:: 基金项目：国家自然科学基金青年基金资助项目（51003033）; 教育部聚合物加工工程重点实验室开放项目（20111006）; 广东省科技计划项目（2016A010103008）
第一作者：邓玲利，女，1993年生，硕士研究生
通讯作者：严玉蓉，女，1973年生，教授，硕士生导师，Email: yryan@ scut.edu.cn

严玉蓉：女，1973年生，华南理工大学材料科学与工程学院高分子材料与工程专业教授、硕士生导师。 2007年于美国Akron大学从事访问研究工作；2017年于瑞士联邦材料研究所Empa访问研究。兼任中国材料研究学会纤维材料改性与复合技术分会常务理事、纺织类专业教学指导委员会纤维材料分教学指导委员会副主任委员、广东省纺织学会副理事长、广东省纺织服装标准化技术委员会（GDTC 14）副主任委员、广东省体育标准化技术委员会委员。主要研究领域包括：纤维成型机理研究；有机/无机共混功能纤维原材料合成、成型加工及纤维结构、性能研究；静电纺丝成形及微/纳米纤维在过滤、生物医用、高效催化、隔音、电池隔膜及电极材料等领域的应用基础研究。在Chem. Eng. J. 等期刊、国际会议上发表论文150多篇，获授权专利30余项。参编中文专著6部，外文专著4部，副主编中文专著1部。获省级科技进步三等奖2次。

更新日期/Last Update: 2019-04-30