DOI:10.1016/j.cej.2019.122315

近年来，一直在寻求对挥发性有机化合物有效的吸附剂的开发，并且已经发现各种多孔材料是有希望的候选物。但是，大多数多孔吸附剂都有局限性：高温下去除效率降低。在这项研究中，作者通过电纺双层聚甲基丙烯酸甲酯/乙酸锰（核），聚丙烯腈（壳）基纳米纤维（NFs）进行碳键化和CO₂活化，以生产嵌入空心活性炭NFs（Mn₃O₄ / HACNFs）中的Mn₃O₄纳米颗粒。由于其中空结构，Mn₃O₄ / HACNFs具有很好的吸附甲苯的能力，与常规活性炭NFs相比，甲苯吸附的穿透时间更长。在280°C下，Mn₃O₄ / HACNFs可以实现甲苯的催化氧化（转化为CO₂ = 99％±0.5）。此外，当在交替温度条件下（260和280°C）测试4 h时，Mn₃O₄ / HACNFs的催化活性没有降低。

图1.同轴电纺原理图。

图2.后热处理过程示意图。

图3. VOC去除测试的示意图。

图4.电纺纳米纤维的FESEM和TEM图像：内部和外部均使用PAN溶液（a，在热处理之前； b，在热处理之后）；外部为PAN溶液，内部为PMMA溶液（c，在热处理之前； d，在热处理之后）。

图5.（a，b）电纺纳米纤维的FESEM和TEM图像：外侧为PAN溶液，内侧为MnAc / PMMA溶液（a，热处理前; b，热处理后;（c）HRTEM图像和分别在纳米纤维的核心部分拍摄的Mn₃O₄颗粒的SAED模式（插图）;（d）Mn₃O₄ / ACNFs-1的TEM图像和SAED模式（插图）;（e）TEM图像和SAED模式（插图） Mn₃O₄ / ACNFs-2；（f）ACNFs，HACNFs，Mn₃O₄ / ACNFs-1，Mn₃O₄ / ACNFs-2和Mn₃O₄ / HACNFs的XRD图。

图6. Mn₃O₄ / HACNFs的顺序制造步骤示意图。

图7. ACNFs，HACNFs和Mn₃O₄ / HACNFs的TGA结果。

图8.（a）ACNFs，HACNFs和Mn₃O₄ / HACNFs的宽扫描XPS光谱（从底部到顶部）； （b）MnO_x / HACNFs的Mn 2p光谱，（c）C 1s光谱和（d）O 1s光谱；（e）Mn₃O₄ / HACNFs在不同蚀刻时间下的XPS光谱；（f）Mn₃O₄ / HACNFs中锰的原子含量与蚀刻深度的关系。

图9.（a）ACNFs，HACNFs，Mn₃O₄ / HACNFs，Mn₃O₄ / ACNFs-1，Mn₃O₄ / ACNFs-2以及市售ACFs的N₂吸附/解吸等温曲线和（b）PSDs。

图10.（a）在20 ℃下获得的ACNFs，HACNFs，Mn₃O₄ / HACNFs和市售ACFs的甲苯（10 ppm）穿透曲线。（b）不同温度下突破时间的比较。

图11. Mn₃O₄ / HACNFs吸附甲苯的可重复使用性测试。

图12.空气注入的ACNFs，HACNFs和Mn₃O₄ / HACNFs的TGA结果。

图13. 在甲苯浓度= 125 ppmv和GHSV = 7500、11250和15000 h^-1的条件下，甲苯在（a）Mn₃O₄ / HACNFs，HACNFs，ACNFs和仅甲苯，（b）Mn₃O₄ / HACNFs，Mn₃O₄ / ACNFs-1和Mn₃O₄ / ACNFs-2中转化为CO₂与反应温度的关系。

图14.Mn₃O₄ / HACNFs对甲苯全部氧化的可重复使用性测试。（a）在交替温度条件下（GHSV = 12500 h^-1），随着Mn₃O₄ / HACNFs的运行时间，再利用循环和（b）向CO₂转化的演变。