DOI:10.1016/j.jcis.2020.05.113

 空气中不同粒径的颗粒物（PM2.5和PM10）已成为全球人类健康最为关注的环境问题。在此，首次采用自行设计的喷嘴，通过静电纺丝技术成功地制备了磁致发光Cu//Tb双金属有机骨架（MOFs）复合并列型纳米纤维（SBS-NFs）膜。制备的SBS-NFs膜由一侧的Cu-MOF/PAN和另一侧的Tb-MOF/PAN组成，它们分别具有各自的特征。Cu-MOF通过增强静电相互作用来提高过滤效率并减少压降，而Tb-MOF则通过发光强度的变化来研究PM吸附过程。与聚丙烯腈纳米纤维（PAN NFs）相比，当用于测试的氯化钠（NaCl）气溶胶的粒径小于10μm时，Cu//Tb双MOFs复合SBS-NFs膜表现出更高的过滤效率（90.2％）和降低的压降（60.7 Pa）。使用汽车尾气进行过滤测试的结果表明，Cu//Tb SBS-NFs膜在超过30小时内仍可保持高于91％的PM去除效率。另外，证实了在PM吸附时间内的发光强度呈线性衰减。因此，Cu//Tb双MOFs复合SBS-NFs膜可用于多种应用。

图1.Cu//Tb SBS-NFs的制备方案。

图2.（a）PAN NFs、（b）Cu/Tb SNFs、（c）Cu//Tb SBS-NFs的FESEM图像；（c’）相应的横截面图像，以及（d）Cu//Tb SBS-NFs的TEM图像和EDS线扫描分析。

图3.（a）不同样品的XRD和（b）XPS光谱。

图4.（a）Cu//Tb SBS-NFs、Cu/Tb SNFs和PAN NFs的N2吸附-解吸等温线，（b）Cu//Tb SBS-NFs的孔径分布，（c）PAN NFs、Cu/Tb SNFs和Cu//Tb SBS-NFs的过滤效率、压降和（d）品质因数。数据表示为平均值±标准误差（n=3）。将主要样品与PAN NFs（对照）进行比较，**p<0.01和***p<0.001表示显著性差异。

图5.（a）PAN NFs、Cu/Tb SNFs和Cu//Tb SBS-NFs的拉伸强度和杨氏模量，（b）Cu-MOF、Tb-MOF、PAN NFs和Cu//Tb SBS-NFs的TG曲线，（c）具有不同尺寸的PM颗粒的过滤效率，（d）长期过滤效率，以及（e）带状试验的角度显示了在PM吸附时间内的空气渗透率。数据表示为平均值±标准误差（n=3）。将主要样品与PAN NFs（对照）进行比较，**p<0.01和***p<0.001表示显著性差异。

图6.（a）Cu//Tb SBS-NFs在吸附时间内的发光光谱和（b）发光强度变化。