DOI:10.1016/j.compositesa.2020.106009

纳米纤维因其高长径比、高比表面积、柔性、结构丰度等优点，引起了人们的广泛关注并被应用于各个领域。静电纺丝法是制备纳米纤维最有前途和最有效的方法之一。电纺纳米纤维基膜具有较小的孔径、较大的比表面积、可接枝不同功能性化合物以适应不同用途等优点。纳米纤维的环境应用是其重要的应用领域之一，并且在该领域中已取得了巨大的成就。为了全面总结纳米纤维的发展及其在环境中的应用，作者综述了纳米纤维的制备方法、先进的纤维结构及其在空气过滤、重金属去除和自清洁表面领域中的应用。希望本文能够提供对电纺纳米纤维的结构设计和环境应用的全面理解。

图1.a）基础静电纺丝设置的示意图。b）通过PI/二甲基甲酰胺（DMF）溶液制备的聚酰亚胺（PI）纳米纤维。c）通过8 wt％PAN/DMF溶液制备的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维。d）通过19 wt％CA/DMF/丙酮溶液制备的醋酸纤维素（CA）纳米纤维。e）通过10 wt％PLA/DMF/氯仿溶液制备的聚乳酸（PLA）纳米纤维。

图2.a）用于收集定向电纺纳米纤维的旋转铜线框鼓。b）定向电纺纳米纤维的SEM图像。c）通过使用平行电极作为纤维收集器进行定向静电纺丝的示意图。d）-e）从NFES系统喷出的聚合物射流。f）通过熔融静电纺丝制造的高度交叉的纳米纤维。g）离心静电纺丝示意图。

图3.a）用于同轴静电纺丝的喷丝头，两个单独的注射器（上部）和双室喷丝头（底部）。b）核壳结构的电纺纳米纤维。c）用于三轴静电纺丝的三室喷丝头。d）多通道电纺纳米纤维。e）具有同心结构的喷丝头。f）多壁电纺纳米纤维。

图4.a）中空电纺纳米纤维。b）中空α-Fe2O3纳米纤维的制备过程示意图。c）通过21.1µmol FeCl3·6H2O/10.5µmol FeCl2·4H2O/21.2mol NaOH电纺丝溶液制备的α-Fe2O3纳米纤维的FE-SEM图像。d）-e）填充Ag纳米颗粒的TiO2中空纳米纤维的TEM和HR-TEM图像。f）填充Ag纳米颗粒的TiO2中空纳米纤维中电荷注入和分离的机理。

图5.a）穿过纤维过滤器的污染空气示意图。b）通过使用纤维的稳态过滤机制示意图。

图6.a）珠状PVAc纳米纤维。b）过滤之前的尼龙6电纺纳米纤维。c）卷对卷生产透明PM过滤器的图像。d）通过开发的卷对卷生产方法生产的透明PM过滤器。e）过滤过程后的尼龙6电纺纳米纤维。

图7.a）-b）过滤前后的0.5 g/ft2 PAN/TiO2纤维。c）光滑结构的PSU电纺纳米纤维的FE-SEM图像。d）分层结构的PSU/7.5 wt％TiO2电纺纳米纤维的FE-SEM图像。

图8.a）-b）过滤后的耐高温PI空气过滤器的OM和SEM图像。c）原位研究颗粒去除的实验装置示意图。d）纳米纤维上的固体颗粒图像。e）捕获颗粒的SEM图像。

图9.a）-b）纤维素纳米纤维和纤维素-g-环氧丙烷-2,5-二酮纳米纤维的SEM图像。c）AOPAN/RC纳米纤维的制备过程示意图。d）使用AOPAN/RC纳米纤维去除重金属的过程示意图。e）巯基官能化纤维素纳米纤维的制备过程示意图。

图10.a）Fe3O4/PAN电纺纤维的合成过程示意图。b）-c）b-PEI-FePAN纤维的SEM图像。d）柔性Fe3O4电纺纤维的制备过程示意图。e）-f）Fe3O4电纺纤维的SEM图像。

图11.（a）荷叶图片。（b）上荷叶侧和（c）上荷叶侧的蜡管的SEM图像。d）示意图显示滚动水滴以高接触角冲刷表面上的微粒。

图12.a）自清洁亲水表面的示意图。b）-c）光催化氧化机理的示意图。

图13.a）17 wt％PCL电纺纤维的SEM图像。b）1 wt％PCL电喷雾纤维液滴复合材料的SEM图像。c）PS-PDMS的合成过程。d）PS-PDMS/PS电纺垫的超疏水性。

图14.a）具有荷叶状结构的电纺纳米纤维的SEM图像。b）图14a的放大图。c）具有部分玫瑰花瓣状结构的PS纳米纤维的SEM图像。d）具有仙人掌状结构的纤维的SEM图像。

图15.a）PVDF/PVA电纺纳米纤维的制备过程示意图。b）在各种电纺非织造垫中出现Keyacid Blue染色的变色。c）-d）CA/TiO2核/壳纳米纤维的SEM图像：（c）初纺和（d）脱乙酰化后的纳米纤维。