南京工業大學仲兆祥教授團隊以多孔陶瓷材料為基體,在其顆粒堆積孔道口生長碳納米管,隨后在碳納米管上均勻沉積納米銀顆粒,形成以微米孔道、碳納米管和納米催化組分構成的多層次結構膜材料。高孔隙膜基體具有三維聯通的孔道結構,透氣性好;納米纖維組成的攔截網絡顯著提高了粉塵擴散與慣性撞擊概率,且由于纖維尺度與氣體分子平均自由程相當,誘導產生滑移流效應,使纖維表面的氣體曳力低于非滑移流下的曳力,幾乎不影響膜孔道阻力;多層次孔道結構具有較大的比表面積,是良好的催化劑載體,高度分散的納米催化劑具有優越的催化性能,可快速降解VOCs。該膜對空氣中納米粉塵的截留率達到100%,遠超過HEAP濾網國際標準(對直徑為0.3微米的微粒去除率需達到99.97%),同時大幅降低過濾壓降,降低了空氣凈化能耗,計算表明該膜具有較高的質量因子(Quality Factor),同時對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、真菌等具有良好的抑制效果,在室溫下對甲醛有82.2%的一次降解率。相關研究成果發表在Nanoscale上(Nanoscale, 2017,9, 5433-5444),并被選為外封面論文。

納米“珍珠項鏈”構型Ag@MWCNTs

(a) 多功能催化抑菌過濾膜的制備過程示意圖;
(b-d) 多孔Al2O3陶瓷膜表面形貌;
(e-g) Ag@MWCNTs/Al2O3表面形貌;
(h) AgNPs@MWCNTs的元素分布情況。

(a)不同樣品對三種細菌的動態截留性能比較;
(b) 實驗室條件下,不同樣品的抑菌性能比較;
(c) 真實環境下,不同樣品的的動態抗菌性能比較;
(d)樣品對甲醛的降解性能比較;
(e) MWCNT/Al2O3和Ag@MWCNTs/Al2O3對甲醛的降解效果對比;
(f-g) 截留率和壓降的變化
(h-i) 截留率和品質因子隨過濾速度的變化。

(a-d)大腸桿菌(E. coli), (e-h) 枯草芽孢桿菌(B.subtilis), 黑曲霉菌(A.niger)表征的不同樣品的動態抗菌效果對比;(a,e,i)為Ag@MWCNTs/Al2O3, (b,f,j)為MWCNTs/Al2O3, (c,g,k)為Al2O3, (d,h,l)為空白樣。
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