Contrôle de la liaison interfaciale pour la croissance in situ de cadres métalliques organiques bimétalliques sur des nanofibres de polylactide et étude de leur performance de capture des nanoparticules

Hui Liu ,  

Jia-lian Gao ,  

Jin-tuo Zhu ,  

Xiang Li ,  

Zhi-yang Liu ,  

Zhuang Huang ,  

Chang-wei Zhang ,  

Shao-zhen Wang ,  

Sheng-hui Zhang ,  

Xiao-peng Li ,  

Yue Zhao ,  

Huan Xu ,  

摘要

L'acide polylactique (PLA) présente de vastes perspectives d'application dans le domaine de la filtration des nanoparticules, mais son utilisation pratique est limitée par des problèmes tels que la faible performance des électrets (capacité du matériau à stocker une charge électrostatique) et une efficacité de filtration insuffisante. Par conséquent, modifier le PLA pour améliorer ses performances de filtration est d'une grande importance. Dans cette étude, une membrane de nanofibres électrofilées en PLA a été utilisée comme matrice, et par la stratégie de modification de surface au polydopamine (PDA), une couche d'interface active avec une forte adhérence et de multiples groupes fonctionnels a été construite à la surface des fibres, induisant ainsi la croissance contrôlée in situ d'une structure organométallique bimétallique Zn (zinc)/Co (cobalt) (Zn/Co-MOF). Finalement, une membrane de nanofibres électrofilées fonctionnalisée par MOF bimétallique (BMF-PLA) avec une micro/nano-structure à plusieurs niveaux et une surface spécifique considérablement augmentée a été préparée. La membrane présente une structure rugueuse graduée formée par des nanoparticules MOF bimétalliques ancrées uniformément à la surface des fibres ainsi qu'un réseau tridimensionnel continu, ce qui améliore significativement le transport de masse de l'air et l'efficacité de filtration des particules. L'efficacité de filtration de BMF-PLA pour PM2.5 et PM0.3 atteint respectivement 99,22 % et 97,65 %, ce qui lui confère un avantage significatif dans le domaine de la purification de l'air. Cette étude offre non seulement une stratégie fonctionnelle de surface efficace et réalisable pour la haute performance des matériaux filtrants en PLA, mais également une nouvelle approche pour concevoir et développer une nouvelle génération de matériaux de filtration d'air durables et performants.

关键词

membrane de nanofibres électrofilées; cadre métallique organique bimétallique; modification de surface au polydopamine; filtration des particules; fonctionnalisation de surface

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