DOI: 10.1016/j.jiec.2022.07.037

在此，本研究采用简单的静电纺丝工艺制备了一种具有优异抗菌和自清洁性能的多功能聚（乳酸）/铜基金属有机骨架（PLA/CuMOF）可降解复合膜，用于高效过滤/分离。受益于CuMOF纤维直径的减小、表面粗糙度和表面电荷的改善，PLA/CuMOF纤维膜对超细颗粒物具有良好的捕获能力，对真实PM2.5烟雾显示出超强净化能力。对动态粒子捕获和气流场分布的仿真模拟进一步探索了PLA膜和PLA/CuMOF膜之间过滤能力的差异。令人印象深刻的是，PLA/CuMOF纤维膜结合了强大的自清洁能力、有效的抗菌效果和热管理能力。此外，由于特殊的选择性润湿性和化学稳定性，PLA/CuMOF膜在恶劣环境（如高酸、高碱、高盐）下具有稳定的油水分离性能。这种可降解的多功能过滤/分离纤维膜在环境治理、工业安全及个人防护等多领域呈现出广阔的应用前景。

图1.（a）制备PLA/CuMOF纳米纤维的静电纺丝设备示意图。CuMOF含量为（b）0wt%、（c）1.5wt%、（d）3wt%、（e）4.5wt%和（f）6wt%的PLA/CuMOF-x复合膜的SEM显微照片。（g）相关复合膜的平均纤维直径。

图2.（a）CuMOF纳米颗粒和具有不同CuMOF含量的PLA/CuMOF-x复合膜的FTIR光谱。（b）相关复合膜的水接触角。（c）显示自洁效果的照片。

图3.（a）PLA/CuMOF-4.5复合膜表面不同水滴的照片。（b）油滴在PLA/CuMOF-4.5复合膜上的渗透过程。（c）PLA/CuMOF-4.5膜上油/水混合物的分离过程，油和水分别被油红O和活性染料染成红色和蓝色。（d）PLA/CuMOF-4.5膜对不同油/水混合物的分离效率。

图4.（a）纯PLA和PLA/CuMOF-4.5纳米纤维膜在32L/min气流速度下对不同直径空气悬浮颗粒的过滤效率。基重为1.80g/cm2。（b）不同基重的PLA/CuMOF-4.5膜在32L/min气流速度下的过滤性能。（c）不同基重的PLA/CuMOF-4.5膜的相应透气率。（d）基重为3.60g/cm2的PLA/CuMOF-4.5膜在不同气流速度下的过滤性能。（e）3D模型显示PLA和PLA/CuMOF-4.5膜对各种悬浮粒子的捕获过程。

图5.（a）PM2.5循环过滤装置示意图。（b）PLA/CuMOF-4.5膜对浓度为800-20µg/m3的PM2.5的循环性能。（c）PLA/CuMOF-4.5膜的长期PM10-2.5和PM2.5净化效率。（d-f）在连续送烟过程中，PLA/CuMOF-4.5膜不同阶段捕获PM的SEM图像。

图6.（a）PLA膜（M0）和PLA/CuMOF-4.5膜（M1）在黑暗和光照条件下对金黄色葡萄球菌的抗菌活性。（b）相应抑菌圈平均直径的比较。（c）佩戴商用口罩和PLA/CuMOF-4.5纳米纤维膜制成的口罩后人脸的红外热图像。