ZIF-8 Nanosheet-functionalized Poly（lactic acid） Nanofibrous Membranes for Efficient Filtration of Ultrafine Particles

doi:10.7503/cjcu20240426

Abstract

Abstract:

Zeolite imidazolate framework-8（ZIF-8） nanosheets（ZIF-8-NS） with high specific surface area were prepared by micro-assisted synthesis method， and uniformly dispersed into poly（lactic acid）（PLA） solution as nano-dielectrics， then ZIF-8-NS-functionalized PLA（PLA/ZIF-8-NS） nanofibers were prepared by electrospinning to improve the filtration efficiency and to achieve the long-lasting respiratory protection for the operators. The microstructure and properties of the prepared PLA/ZIF-8-NS nanofibrous membranes were investigated. It was found that the addition of ZIF-8-NS resulted in a significant refinement of PLA/ZIF-8-NS fibers（253 nm） and an increase in fiber surface roughness. The surface potential of PLA/ZIF-8-NS nanofibrous membrane reached 10.4 kV and the dielectric constant reached 2.71， demonstrating excellent charge storage capability. At the same time， the PLA/ZIF-8-NS nanofibrous membrane was given excellent filtration performance for ultrafine particles， and the filtration efficiency for PM_0.3 and PM_0.3—2.5 reached 95.57% and 99.95% respectively under the high air flow rate of 85 L/min， with an air resistance of 305.3 Pa， and the filtration efficiency for PM_0.3 still maintained at a high level of 98.50% after 360 min of filtration. In addition， the PLA/ZIF-8-NS nanofibrous membrane exhibited superior antimicrobial properties， with an inhibition rate of 99.9% against Staphylococcus aureus. These results indicate that PLA/ZIF-8-NS nanofibrous membranes have great potential to achieve long-term filtration and low resistance to ultrafine particles， which can provide an important safeguard for respiratory health protection of personnel operating in high dust concentration environment.

Key words: Poly（lactic acid）, Nanofibrous membrane, Zeolite imidazolate framework-8 nanosheets, Interface polarization, Long-term filtration

CLC Number:

O631

TrendMD:

WANG Shengcheng, WANG Cunmin, HAO Yaxin, ZHU Guiying, LI Xinyu, SONG Xinyi, ZHANG Mingming, XU Huan, HE Xinjian. ZIF-8 Nanosheet-functionalized Poly（lactic acid） Nanofibrous Membranes for Efficient Filtration of Ultrafine Particles[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(2): 20240426.

Figures/Tables 9

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