DOI: 10.1021/acsanm.2c01247

考虑到增加的PM污染对环境的负面影响，迫切需要设计出具有良好抗润湿性的高效颗粒物（PM）过滤膜。在本研究中，通过溶胶-凝胶法将二氧化硅纳米粒子（SiNPs）附着在改性聚丙烯腈表面，然后添加低表面能1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷（FOTS）涂层，制备了一种自清洁PM过滤纤维膜（F-SAPAN）。SiNPs是由正硅酸乙酯水解生成的，并且由于氢键作用，可以很容易地负载到纤维表面。通过这种方式，可以在短时间内大量制备均匀覆盖SiNPs的纤维膜。FOTS改性SiNPs赋予了纤维膜优异的耐水耐油性能（水接触角高达156°，油接触角高达144°），并且水滴可以在仅6°的斜坡上自由滚动。该膜仅0.03mm厚，对PM1具有出色的过滤效率（>99.9%）和压降（366.4Pa）。而且，该膜还显示出良好的柔性、力学性能、耐腐蚀性和抗灰性能，是复杂环境中PM过滤的可靠材料。

图1.过滤测试系统示意图。

图2.自清洁电纺纳米纤维膜的制备流程。

图3.不同膜的SEM图像和直径分布：PAN（a,e,i），APAN（b,f,j），SAPAN（c,g,k）和F1-SAPAN（d,h,i）。

图4.纳米纤维膜的FT-IR光谱。

图5.PAN和F1-SAPAN纤维的XPS全扫描光谱（a），F1-SAPAN的C1s光谱（b）、O1S光谱（c）和F1s光谱（d）。

图6.PAN、APAN、SAPAN和F1-SAPAN NFs的TGA曲线（a）和应力-应变曲线（b）。

图7.纳米纤维膜的WCA（a）和OCA（b），染料水在F1-SAPAN NFs斜面上的滚动行为（c），在热乙醇溶液中超声处理1小时之前（d）和之后（f）F1-SAPAN NFs的WCA，在热乙醇溶液中超声处理1小时之前（e）和之后（g）F1-SAPAN NFs的OCA，比较PAN和F1-SAPAN NFs上的水滴、HCl（0.1M）、NaOH（0.1M）和油。

图8.纳米纤维膜的过滤效率（η）和压降（Δp）（a），F1-SAPAN NFs在不同流速下的η和Δp（b），以及F1-SAPAN NFs放置在一个盐雾箱中0-30天的η和Δp（c）。

图9.F1-SAPAN NFs弯曲50次后的η和Δp（a,b）；F1-SAPAN NFs放置在烟尘和土壤尘中5小时的η和Δp（c,d）。

图10.PM过滤后F1-SAPAN的SEM图像（a）、XPS全扫描光谱（b）、C1s光谱（c）和元素映射图像（d-g）。