陈梦艳,仲兆祥,邢卫红

(南京工业大学 化工学院 国家特种分离膜工程技术研究中心,江苏 南京 211800)

空气质量对人类健康、气候和生态系统都至关重要[1-3]。空气污染物主要包括颗粒污染物(粉尘、飞灰、烟和雾)[4-5]和气体污染物(挥发性有机污染物、CO、氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx))等[6],通常来源于工业生产和汽车等排放的废气。因此,研制高效的空气净化材料成为当务之急。

静电纺丝技术制备的纳米纤维过滤材料具有孔隙率高、比表面积大的特点[7],在空气净化过程中,通过拦截作用、惯性沉积、布朗运动、静电效应和重力作用截留颗粒污染物[8-9],可在实现高效过滤的同时保持相对较低的阻力,因此被广泛研究。首先,电纺纳米纤维膜由纤维随机堆叠而成,力学性能较差;其次,纳米纤维膜吸附位点有限,存在容尘量小、使用寿命短等问题,且一般的纳米纤维膜难以胜任化学气相污染物的净化,需对其进行功能化改性,赋予其对复杂气相污染物的协同净化能力[10]。因此,为了提高纳米纤维过滤材料的综合性能,碳基纳米材料常被引入其中[11]。

石墨烯(GR)是一种由C原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,其成本低、易于制备、理论比表面积大(2 630 m2/g)、热/化学稳定性好、力学强度高(无缺陷石墨烯弹性模量为1 TPa,断裂强度为130 GPa)、透光率好(约97.7%),并具有一定的抗菌活性[12],在空气净化领域有巨大的应用潜力[13]。此外,还可通过与有机/无机纳米材料的复合制备或其他功能化表面改性来调整其固有的物理化学和电子性能,从而拓宽石墨烯材料的应用领域。……