在现代社会的发展进程中，工业化和城市化快速进展。与此同时，各种污染源如空气污染、水污染等不断加剧。对人体的健康以及生存环境造成了很大影响。为了切实保障人们的生存环境，纳米纤维膜被认为是空气和水净化的潜力材料之一。然而，纳米纤维膜的力学性能相对较弱，这不仅限制了功能化改性，更影响了长期使用性。

近日，河北科技大学张威教授团队在期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上，发表了最新研究成果“Multi-channel functionalized nanofiber membranes with high mechanical strength for formaldehyde degradation, air purification, and dye degradation”。河北科技大学为第一署名单位，通讯作者为河北科技大学的陈明星副教授和王新亚博士。

研究者选取物理性能优异的聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为主要成纤聚合物，通过静电纺丝工艺，创新采用PET编织管作为基底，克服了平板膜材料设计的局限性。借助贻贝仿生和共混相结合的方法将二氧化锰(MnO2)纳米颗粒引入到纳米纤维膜中，从而开发出一种新型的管状多功能纳米纤维膜。这种具有优异力学性能的管状多功能纳米纤维膜将有助于拓宽纳米纤维膜在空气和水净化领域的应用，为后续进一步的深入探究和应用实践奠定了坚实的基础。

图1：PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维膜制备示意图。

在不同参数下（如过滤面积、纺丝时间、MnO2添加量、不同粒径、长时间），对管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维空气过滤器进行了测试。得益于纳米纤维膜的管状设计实现了空气过滤器更高的填充密度，而高填充密度增加了过滤面积降低了压降。在功能改性之后样品P1.5的空气过滤性能依旧保持稳定。此外，得到的管状纳米纤维膜表现出优异的抗拉强度。综上所述，管状纳米纤维空气过滤器具备优异的空气过滤性能，在空气净化领域具有较大的应用潜力与价值。

图2：管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维空气过滤器的空气过滤性能。

通过贻贝仿生和共混相结合的方法所得的管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维空气过滤器的降解甲醛能力显著提升，样品P1.5的HCHO降解效率比样品K0显著提高了约70 %。除此之外，在氙灯照射后的样品P1.5对E. coli和S. aureus表现出一定的抗菌能力，突出了其作为室内空气净化有效空气过滤器的三重功能。

图3：管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维空气过滤器的甲醛催化性能。

图4：管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维空气过滤器的抗菌性能。

综上所述，采用贻贝仿生和共混方法相结合的方法制备了管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维空气过滤器，在保持优异空气过滤性能的同时实现了功能化。此外，制备的管状PMIA/PVDF-HFP/MnO2纳米纤维膜的管状结构显著改善了其整体结构的力学性能，使其能够在动态催化下快速降解罗丹明B。这种具有优异力学性能的管状多功能纳米纤维膜将有助于拓宽纳米纤维膜在空气和水净化领域的应用。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979726000160

人物简介：

陈明星，副教授（校聘教授），河北科技大学硕士生导师。主要从事新型纺织材料和纳米纤维的开发与应用等相关领域的研究。主持/主研河北省自然科学基金等纵向课题6项，主持企业横向课题4项，在Journal of Membrane Science、Journal of Colloid and Interface Science、Separation and Purification Technology等期刊以第一/通讯作者身份发表SCI、EI等收录高水平论文30余篇。

王新亚，讲师，河北科技大学硕士生导师。致力于空气过滤和水处理用微/纳米纤维的开发。主持/主研河北省自然科学基金、河北省高等学校科学研究项目等纵向课题4项，以第一/通讯作者身份发表SCI、EI等收录高水平科研论文20余篇。