DOI: 10.1038/s41598-022-12505-w

近年来，引进静电纺丝空气过滤器以增强PM2.5和PM10-2.5的去除效果受到了广泛关注。在这项研究中，使用静电纺丝法制备了一种新型聚乙烯醇（PVA）/碳纳米颗粒（CNP）/茶叶提取物（TLE）功能化纳米纤维空气过滤器（FNA）。本工作的新颖性在于首次将CNP与TLE混合用于FNA的制备。多糖交联FNA含一种带有两个单糖单元的碳络合物，以产生去除PM2.5和PM10-2.5的固有特性。而且，FNA还具有良好的紫外线防护特性。除了PM2.5和PM10-2.5的去除效率外，还从物理化学、力学、抗菌活性等方面对FNA进行了表征。使用毛细管流动孔隙度法研究了孔径和分布，证实了FNA的结构。FNA表现出优异的低压降（110Pa），这对于空气净化来说是很有前景的特性。经研究证实，由PVA:CNP:TLE制备的FNA具有较高的PM2.5和PM10-2.5去除效率，分别为99.25%和99.29%。

图1.FNA的制备示意图。

图2.（a）CNPs的SEM，（b）TLE的SEM，（c）CNPs的FTIR，（d）TLE的FTIR。

图3.（a）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的FTIR光谱，以及（b）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的TGA光谱。

图4.PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE原始支架的SEM及照片。

图5.FNA的应力-应变曲线。

图6.（a）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的孔径分布曲线，（b）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的压降。

图7.（a）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的大肠杆菌抑菌圈，（b）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的金黄色葡萄球菌抑菌圈。

图8.PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的紫外吸收光谱。

图9.（a）用于测试PM2.5和PM10-2.5捕集效率的装置，（b）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的PM2.5捕集效率，（c）PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的PM10-2.5捕集效率，（d）显示PM捕获机制的示意图。

图10.（a-c）PM捕获实验之后，PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的SEM图像，（d）SEM显示在PVA:CNPs:TLE纳米过滤器周围形成PM颗粒，（e）PM捕获后PVA:CNPs:TLE的EDX。

图11.（a-d）PM捕获后PVA:CNPs:TLE的元素映射，（e）PM捕获后PVA:CNPs:TLE的EDX。

图12.PM捕获后PVA:CNPs:TLE的EDX分析。