DOI: 10.1016/j.seppur.2022.122652

空气污染，特别是微小的污染物颗粒和有害微生物，已经成为了一种严重的环境问题，给人体带来了巨大的损害。空气过滤一直是一种广泛使用的有效的空气净化方法。然而，添加抗菌剂通常会导致过滤材料的团聚和毒性。在此，研究者使用原位还原和静电纺丝方法制备了一种多功能聚（芳基硫醚砜）/氧化石墨烯@银（PASS/GO@Ag）空气过滤膜，其具有较高的过滤效率和良好的生物相容性。结果表明GO@Ag抗菌剂成功合成。GO表面的Ag纳米颗粒（NPs）不仅提高了抗菌性能，而且减少了抗菌剂的团聚。同时，通过超声波将GO@Ag包裹在PASS纳米纤维表面上，以形成粗糙表面，从而进一步提高过滤效率。所制备的PASS/GO@Ag膜具有较高的空气过滤性能（99.63±0.34%，79.17±1.07Pa）。此外，它还显示出优异的抗菌性能和良好的生物相容性。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为99.57±1.04%和97.93±1.31%。更重要的是，PASS/GO@Ag膜可使用长达一个月时间，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为96.52±1.20%和94.48±1.13%。因此，本研究所开发的膜在个人空气过滤方面具有巨大的潜力。

图1.PASS/GO@Ag纤维膜的制备过程示意图。

图2.（a）抗菌剂GO@Ag的制备，（b）GO和GO@Ag的FT-IR光谱，（c）XRD图谱，（d）GO@Ag的TEM图像，（e）Ag NPs的直径分布，（f）GO@Ag的元素分析。

图3.（a）GO@Ag的宽扫描XPS光谱，（b-d）GO@Ag的高分辨率XPS元素光谱。

图4.PASS和PASS/GO@Ag纳米纤维的形态学观察。（a）PASS纳米纤维的SEM图像和（b）直径分布；（c）PASS/GO@Ag纳米纤维的SEM图像和（d）直径分布；（e）PASS/GO@Ag纳米纤维的TEM图像。

图5.（a）PASS和PASS/GO@Ag纳米纤维膜的XRD图谱；（b）PASS和PASS/GO@Ag纳米纤维膜的FT-IR光谱；（c-f）PASS/GO@Ag纳米纤维膜的元素分析。

图6.PASS和PASS/GO@Ag膜的机械性能分析。（a）纯PASS和PASS/GO@Ag膜的机械性能；（b）两种纳米纤维膜的疏水性；（c）两种纳米纤维膜的孔径分布；（d）两种纳米纤维膜的平均孔径和孔隙率。

图7.表面速度为32.00L/min时膜的过滤性能。（a）PASS和PASS/GO@Ag膜（0.30-2.50μm）的过滤效率（0.30-2.50μm）；（b）PASS/GO@Ag膜（0.30-2.50μm）的过滤效率；（c）PASS和PASS/GO@Ag膜的总过滤效率和压降；（d）PASS和PASS/GO@Ag膜的QF；（e）PASS/GO@Ag纳米纤维膜和报道的商用空气过滤器的过滤性能比较（所有数据均来自文献报道）；（f）PASS/GO@Ag纳米纤维膜的长期稳定性。

图8.不同PASS纳米纤维膜的抗菌性能表征。（a）PASS、PASS/Ag、PASS/GO@Ag、PASS-1M、PASS/Ag-1M和PASS/GO@Ag-1M对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率；（b,c）一个月前后纤维膜细菌（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）培养的照片；（d）PASS/Ag和PASS/Ag/GO纳米纤维膜释放的Ag+浓度与培养时间的关系。

图9.（a）纯PASS、PASS/Ag和PASS/GO@Ag纳米纤维膜上的细胞增殖情况（*p<0.05）；（b）用激光扫描共聚焦显微镜观察在纳米纤维上培养3天的细胞，比例尺为20.00μm。