DOI: 10.1002/app.50431

结合静电纺丝技术，金属有机骨架（MOFs）衍生多孔碳纤维由于其巨大的比表面积、高孔隙率以及丰富的杂原子掺杂活性位点而在吸附挥发性有机化合物（VOCs）方面彰显出广阔的应用前景。在这项工作中，通过静电纺丝法合成了沸石咪唑骨架8/聚丙烯腈（ZIF-8/PAN）复合纤维，并对其进行热解，获得了分层多孔的N掺杂碳纳米纤维。由于分层多孔结构和丰富的含N物种的活性位点的协同作用，在氮气气氛（N-CF-N2）中制备的N掺杂碳纳米纤维对苯的吸附能力提高到694mg/g。同样有趣的是，与N-CF-N2相比，在Ar气氛（N-CF-Ar）中制备的N掺杂分层碳纳米纤维表现出较低的苯吸附能力，这可归因于热解过程中重Ar原子轰击孔壳造成的多孔结构损伤。上述结果不仅显示了所制备的N-CF-N2具有成本低、生产规模大、吸附能力强等优点，在空气净化VOCs吸附方面具有广阔的应用前景，而且也拓展了静电纺丝技术和复合纤维在挥发性有机气体吸附方面的潜力。

图1.N-CF-N2纳米纤维的制备示意图[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图2.ZIF-8粉末的透射电子显微镜（TEM）图像（a）和高分辨率TEM（HRTEM）图像（b）。PAN纤维（c），ZIF-8/PAN纤维（d），N-CF-Ar（e）和N-CF-N2（f）的SEM图像。所有纤维均在25kV的纺丝电压和1.5ml/h的流速下制备而成

图3.（a）具有空心立方结构的N-CF-Ar的透射电子显微镜（TEM）图像和（b）HRTEM图像。（c）N-CF-N2的TEM图像，其光滑表面部分标有红色圆圈。（d）（c）中标记区域的HRTEM图像。（e）–（f）N-CF-N2的TEM图像以及（f）C，（g）N和（h）O的相应元素映射[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图4.ZIF-8粉末、PAN纤维、ZIF-8/PAN纤维、N-CF-Ar和N-CF-N2的X射线衍射图（a）和FTIR光谱（b）[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图5.（a）ZIF-8粉末、PAN纤维、ZIF-8/PAN纤维、N-CF-Ar和N-CF-N2的热重图，（b）X射线光电子能谱分析。N-CF-N2的N 1s光谱[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]

图6.（a）N-CF-N2和N-CF-Ar的N2吸附-解吸等温线。（b）N-CF-N2、N-CF-Ar、ZIF-8粉末、ZIF-8/PAN纤维和PAN纤维的苯吸附等温线[颜色图可在wileyonlinelibrary.com上查看]