DOI: 10.1021/acsami.0c18526

为了减少空气污染可能造成的危害，优质的个人防护材料正受到人们越来越多的关注。因此，研究能够同时过滤颗粒物（PM）和挥发性有机化合物（VOCs）的多功能材料具有重要意义。此外，在寒冷的天气，呼出气体中的水蒸气会在呼吸器内凝结成小滴，造成令人不舒服的潮湿感。在本文中，研究者通过静电纺丝法制备了几种类型的含环糊精Janus纳米纤维多孔膜，它们可以有效过滤空气中不同粒径的PM，有效吸附VOCs，并使呼出气体中的水分定向到膜的外部，以提供干燥舒适的环境。这些优点，加上低廉的价格和易于获得的组件材料以及较低的呼吸阻力，突出显示了这些Janus纳米纤维多孔膜在个人可穿戴式空气净化器开发中的巨大潜力。

图1.三种Janus纳米纤维膜的表征。（a）PAN/β-CD/PCL/ZnO，（b）PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和（c）PAN/β-CD/口罩电纺纤维的SEM图像。上面的图片是亲水侧，而下面的图片是疏水侧。PAN/β-CD/PCL/ZnO，PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和PAN/β-CD/口罩的（d）亲水侧和（e）疏水侧的FTIR光谱。

图2.（a）CA定量数据，（b）光学图像和（c）用手机拍摄的PAN/β-CD/PCL/ZnO，PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和PAN/β-CD/口罩亲水侧和疏水侧的照片。

图3.Janus膜的水单向渗透。（a）乙基紫染色的水很容易从PAN/β-CD/PCL/ZnO Janus膜的疏水性PCL/ZnO向亲水性PAN/β-CD方向渗透。（b）水在Janus膜上从亲水性PAN/β-CD至疏水性PCL/ZnO方向被阻隔。（c）水可以从PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL Janus膜的疏水性11％PCL/2％PCL向亲水性PAN/β-CD方向渗透。（d）水在Janus膜上从亲水性PAN/β-CD至疏水性11％PCL/2％PCL方向被阻隔。水在PAN/β-CD/口罩Janus膜的（e）疏水侧和（f）亲水侧均受阻。

图4.三种Janus膜有效过滤PM。（a）PAN/β-CD/PCL/ZnO，（b）PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和（c）PAN/β-CD/口罩电纺纤维由亲水侧到疏水侧过滤PM 4小时后的SEM图像。上图为含PM的亲水侧，下图为不含PM的疏水侧。（d）使用手持式CPC3007测定三种Janus膜的去除效率。（e）三种Janus膜的压降值。（f）利用SMPS监测空气中三种Janus膜过滤前后不同粒径PM的含量。

图5.在DMSO-d6中，暴露于苯胺的（a）PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL和（b）PAN/11％PCL/2％PCL的1H NMR光谱。

图6.Janus膜能有效吸附苯胺。（a）不同浓度苯胺在DMSO中的紫外吸收曲线。（b）不同浓度苯胺在DMSO中于297nm处的吸光度。Janus膜（c）PAN/β-CD/PCL/ZnO、PAN/β-CD/11％PCL/2％PCL、PAN/β-CD/口罩和（d）PAN/PCL/ZnO、PAN/11％PCL/2％PCL和PAN/口罩吸附苯胺后溶解在DMSO中的紫外吸收曲线。