ZIF-8復合濾材的制備及其過濾性能研究()

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中國材料進展[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:: 以聚酯纖維無紡布為接收基材，通過靜電紡絲技術制備了包覆2甲基咪唑鋅鹽(ZIF8)納米顆粒的聚偏氟乙烯（PVDF）/ZIF-8超細纖維過濾材料，系統(tǒng)研究了紡絲液濃度對PVDF纖維形貌的影響和不同納米纖維復合膜克重的PVDF/ZIF8復合濾材的過濾性能。研究表明：ZIF-8可顯著降低PVDF/ZIF8復合纖維的直徑，最小平均直徑可達（83±11） nm。在最佳紡絲條件下，隨著納米纖維復合膜克重的增加，纖維氈的過濾效率與阻力均增加。對于質量中值直徑為0.26 μm的NaCl氣溶膠，PVDF/ZIF-8復合纖維氈的過濾效率為95.910%時，阻力為47.6 Pa；過濾效率為99.534%時，阻力為111.1 Pa。ZIF-8與納米纖維結合形成的超細纖維復合氈，為低克重節(jié)能濾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.

備注/Memo:: 基金項目：國家自然科學基金青年基金資助項目（51003033）; 教育部聚合物加工工程重點實驗室開放項目（20111006）; 廣東省科技計劃項目（2016A010103008）
第一作者：鄧玲利，女，1993年生，碩士研究生
通訊作者：嚴玉蓉，女，1973年生，教授，碩士生導師，Email: yryan@ scut.edu.cn

嚴玉蓉：女，1973年生，華南理工大學材料科學與工程學院高分子材料與工程專業(yè)教授、碩士生導師。 2007年于美國Akron大學從事訪問研究工作；2017年于瑞士聯(lián)邦材料研究所Empa訪問研究。兼任中國材料研究學會纖維材料改性與復合技術分會常務理事、紡織類專業(yè)教學指導委員會纖維材料分教學指導委員會副主任委員、廣東省紡織學會副理事長、廣東省紡織服裝標準化技術委員會（GDTC 14）副主任委員、廣東省體育標準化技術委員會委員。主要研究領域包括：纖維成型機理研究；有機/無機共混功能纖維原材料合成、成型加工及纖維結構、性能研究；靜電紡絲成形及微/納米纖維在過濾、生物醫(yī)用、高效催化、隔音、電池隔膜及電極材料等領域的應用基礎研究。在Chem. Eng. J. 等期刊、國際會議上發(fā)表論文150多篇，獲授權專利30余項。參編中文專著6部，外文專著4部，副主編中文專著1部。獲省級科技進步三等獎2次。

更新日期/Last Update: 2019-04-30