DOI: 10.1016/j.seppur.2023.124209

颗粒物污染已对环境和人类健康构成了严重威胁，尤其是对于亚微米级细颗粒PM0.3，仍然难以实现高效过滤。本研究采用简单的一步共混静电纺丝技术，将TiO2/g-C3N4（TCN）异质结光催化剂负载在聚苯乙烯/聚丙烯腈（PS/PAN）多尺度纳米纤维膜上。由于内置电场的强大长程静电力，复合膜在光照下具有显著增强的过滤效果。即使在超过1800000/m3的高PM0.3浓度和25L/min的高流速的恶劣条件下，它仍然具有大于98.5%的高过滤效率，与黑暗条件相比增加了约20%，压降仅低至94Pa。更重要的是，静电场可以在光照下再生，并且这种制备策略可以有效地扩展到其他光催化剂异质结。

图1.（a）TCN/PS/PAN制备工艺示意图。（b）TiO2、g-C3N4和TCN的Zeta电位图、（c）XRD图谱和（d）FT-IR光谱。（e-g）TCN的TEM图像。（h）TCN的HRTEM图像，插图显示了TiO2 NPs的晶格条纹。（i）TCN复合材料的HAADF-STEM图像和相应的元素映射（C、N、Ti和O）。

图2.（a）纯CN和TCN光催化剂的XPS光谱。（b）TCN的Ti2p和（c）O1s XPS光谱。CN和TCN的高分辨率（d）C1s和（e）N1s XPS光谱。

图3.（a）PS电纺膜的SEM图像和（b）纤维直径分布。（c）PAN电纺膜的SEM图像和（d）纤维直径分布。（e）PS/PAN复合膜的SEM图像和（f-g）纤维直径分布。（h）不同质量比的PS/PAN的标准过滤性能。（i）不同质量比的PS/PAN复合膜的QF。

图4.（a-c）TCN/PS/PAN电纺膜的SEM图像。（d）TCN/PS/PAN电纺复合膜的EDS映射图像。

图5.（a）自制光诱导增强型PM过滤试验装置示意图。（b）TCN/PS/PAN光催化复合膜在黑暗条件和可见光照射下的PM0.3长期过滤效率。（c）PS/PAN、Ti/PS/PAN、CN/PS/PAN和TCN/PS/PAN在黑暗中和可见光照射下的亚微米级PM0.3过滤效率。（d）TCN/PS/PAN在不同条件下对不同尺寸颗粒的过滤效率。

图6.（a）TiO2、g-C3N4和TCN的UV-Vis DRS、（b）Tauc图和（c）Mott-Schottky曲线。（d）TiO2/g-C3N4复合催化剂在接触前、接触后和可见光照射下的II型异质结电荷转移机制。（e）TCN/PS/PAN的光诱导增强PM过滤机制的示意图。

图7.（a）TiO2、g-C3N4和TCN的EIS图案。（b）TCN异质结光催化剂在黑暗、模拟阳光照射和可见光照射下的开路电位。（c）TCN/PS/PAN在RH90%高湿处理前后的过滤效率。（d）TCN/PS/PAN经RH90%高湿处理后在黑暗中和可见光照射下的过滤效率。