Active Poly（lactic acid） Nanofibrous Membranes for Enhanced PM Filtration and CO2 Adsorption

doi:10.7503/cjcu20250243

Abstract

Abstract:

Biodegradable poly（lactic acid）（PLA） nanofibrous membranes（NFMs） can alleviate plastic pollution， aid in air quality improvement， and have gained significant attention in particulate matter（PM） filtration. However， they inherently lack gas selectivity； moreover， insufficient electroactivity and rapid charge dissipation lead to unstable PM filtration efficiency， which seriously restricts their development prospects. Herein， we employed a microwave-assisted method to fabricate high-selectivity active nanocrystals（HSANs）， which were then integrated into PLA NFMs using a combined electrospinning⁃electrospray strategy， resulting in high-selectivity active（HSA） NFMs with a hierarchical porous structure. With the uniform， affinitive anchoring of HSANs（2%， 4% and 8%， mass fraction）， the HSA NFMs thus obtained showed a significant increase in surface potential（up to 7.6 kV） and dielectric constant（1.68）. Meanwhile， endowed with pronounced activity and optimized morphology， HSA NFMs exhibited PM_2.5 and PM_0.3 filtration efficiencies of 99.8% and 99.5% at 85 L/min， markedly outperforming Pure PLA（only 83.5% and 82.7%， respectively）. Moreover， the prepared HSA NFMs exhibited excellent CO₂ adsorption performance. Specifically， HSA-8 achieved the highest capacity of 57.2 cm³/g at 273.15 K/1.0 bar（1 bar=100 kPa）， and its CO₂/N₂ selectivity of 40 was confirmed via ideal adsorbed solution theory（IAST） simulation. The proposed methodology exhibits an outstanding integration of high-efficiency CO₂ capture and superior air filtration， which may facilitate the development of eco-friendly and functional protective membranes.

Key words: Nanofibrous membrane, Highly selective active nanocrystal, Simultaneous filtration and removal, Selective adsorption

CLC Number:

O631

TrendMD:

HU Shuda, DONG Lining, WANG Cunmin, LI Xinyu, WANG Shaozhen, LI Shihang, ZHANG Shenghui, XU Huan. Active Poly（lactic acid） Nanofibrous Membranes for Enhanced PM Filtration and CO₂ Adsorption[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(2): 20250243.

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