激光诱导多孔电纺纤维用于对二甲苯气体的增强过滤

　　J. Hazard. Mater.：激光诱导多孔电纺纤维用于对二甲苯气体的增强过滤
　　DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122976 随着工业的发展，挥发性有机化合物（VOC）气体对人体的危害受到了广泛的关注。本研究首次尝试将激光辐照技术应用于制备具有优异低浓度VOC气体吸附性能的多孔电纺纤维。在空气中，采用掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）脉冲激光束对静电纺丝制备的激光敏感聚碳酸酯（PC）纤维进行扫描处理，获得了多孔结构。在激光辐照过程中，聚合物纤维的熔融、热降解和碳化等一系列变化都可以改变其表面结构。多孔结构的形态与激光诱导的碳化程度有关，并且激光电流是决定特定聚合物的激光诱导碳化程度的重要参数。结果表明，通过控制激光诱导的碳化程度，可以在纤维膜表面上形成多孔碳结构，并且使其具有较高的二甲苯气体吸附效率。这项研究为通过简单、有效和环保的激光后处理工艺开发具有VOC吸附作用的电纺多孔纤维提供了有益的见解。
　　图1.通过激光辐照制备具有多孔结构的聚合物纤维的实验过程示意图。
　　图2.气体吸附实验示意图。
　　图3.（a）激光辐照后PC基质的数字图像、（b）光学显微镜和（c）SEM图像；（d）激光辐照前后PC基质的拉曼光谱；（e）和（f）分别在激光辐照之前和之后对PC基质的XPS光谱分析。
　　图4.不同放大倍率的电纺PC纤维的数字和SEM图像：（a）激光辐照前的电纺PC纤维；（b）、（c）和（d）分别在10、15和20 A电流下进行激光辐照后的电纺PC纤维。
　　图5.（a）激光辐照后的电纺PC纤维的拉曼光谱；（b）、（c）和（d）激光辐照后的电纺PC纤维的XPS分析。
　　图6.不同放大倍率的电纺PC纤维的数字、光学显微镜和SEM图像：（a）激光辐照后的电纺PC纤维的背面；（b）激光辐照后的电纺PC纤维的正面；（c）激光辐照前后的纤维膜横截面。激光电流为15 A。
　　图7.（a）激光辐照后PC纤维膜的孔径分布；（b）水滴的代表性图像和表面上的平均接触角。
　　图8.（a）激光诱导纤维溶解的照片；（b）激光诱导碳颗粒的SEM图像；（c）氮气吸附/解吸等温线；（d）激光诱导碳颗粒的孔径分布。
　　图9.（a）PC纤维膜的机械性能；（b）弯曲的PC纤维膜的数码照片。
　　图10.激光辐照后电纺PC纤维的TGA曲线。
　　图11.各种PC纤维膜的二甲苯气体吸收性能。
　　文件链接：http://www.espun.cn/News/Detail/43388