DOI:10.1016/j.coco.2020.100533

滤料在细颗粒物（PM）的捕集中得到了广泛的应用，但仍然存在过滤效率低、清洗困难、空气流量低等问题。在这项工作中，通过静电纺丝技术在过滤材料上引入了超薄聚偏二氟乙烯（PVDF）纳米纤维层，从而实现了高性能的PM2.5捕获以及材料的高生产率（1000平方米/天）。电纺PVDF纳米纤维对PM2.5具有较强的截留和吸附能力，因此，过滤材料对PM2.5的过滤效率显著提高（69.958％-98.161％）。复合过滤器具有较高的空气流量（278.4mm/s）和较低的压降（30Pa）。此外，长期过滤和通风率实验表明，该复合过滤器具有稳定的高过滤效率（98.137％-96.36％）和通风率。电纺PVDF纤维还具有一定的疏水性，可以有效延长复合滤芯的使用寿命。这种高性能的复合纳米纤维膜有望成为PM2.5捕集和个人健康防护的理想过滤器。

图1.静电纺丝设备。（a）用于生产PVDF纳米纤维的静电纺丝设备的图片。（b）具有旋转喷丝头的静电纺丝装置的示意图。

图2.电纺PVDF的SEM图像。（a）-（i）比较在不同静电纺丝条件下复合过滤器的结构和形状，图右上角是纤维的粒径分布。

图3.大规模生产的PVDF复合过滤器的光学图片。

图4.电纺PVDF纳米纤维膜的FTIR光谱。

图5.复合过滤器的过滤效率评估。（a）-（f）比较不同复合过滤器的PM去除效率。（g）过滤前PVDF-I复合过滤器的SEM图像。（h）过滤后PVDF-I复合过滤器的SEM图像显示PM附着。（i）比较不同复合过滤器的PM2.5去除效率。

图6.复合过滤器的疏水性。（a）水静态接触角的测量原理。（b）普通过滤器的水静态接触角。（c）不同复合过滤器的水静态接触角。

图7.复合过滤器的通风率评估。（a）不同样品的通气率。（b）不同样品的压降。（c）空气通过普通过滤器的示意图。（d）空气通过复合过滤器的示意图。

图8.复合过滤器的长期性能。（a）PVDF-I复合过滤器的长期PM2.5和PM2.5-10去除效率。（b）PVDF-I复合过滤器的长期通风率。