1、近年來因逐漸加劇的人類活動(dòng)引發(fā)的 PM2.5污染和有毒氣體污染已經(jīng)給人體健康帶來了極大的威脅，再加之石油資源的逐漸枯竭，研究和開發(fā)生物可降型空氣過濾材料來代替常用的聚合物基空氣過濾材料已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。纖維素基空氣過濾材料被認(rèn)為是最具開發(fā)和應(yīng)用前景的生物可降型空氣過濾材料。冷凍干燥技術(shù)可以保留多孔材料的本質(zhì)結(jié)構(gòu)和形貌，是常用的制備纖維素基多孔材料的方法。因此，本課題選用綠色可再生、可生物降解的纖維素纖維為原材料，采用冷凍干

2、燥技術(shù)探究了纖維素纖維在制備空氣過濾材中的應(yīng)用潛力。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　首先，研究了冷凍干燥法制備纖維素基空氣過濾材料的影響因素和各因素的作用機(jī)理。結(jié)果顯示，冷凍溫度、纖維懸浮液濃度和纖維的原纖化程度均會(huì)影響冰晶的生長(zhǎng)方式、形貌和尺寸，從而改變纖維素基空氣過濾材料的微觀結(jié)構(gòu)、孔隙形貌和孔隙尺寸，進(jìn)而影響過濾材料的空氣過濾性能。當(dāng)冷凍成型溫度為-56℃，纖維懸浮液濃度為1.5％，纖維的磨漿轉(zhuǎn)數(shù)為50000r時(shí)，制備的纖維素基空氣

3、過濾材料對(duì)300 nm的顆粒物的過濾效率可以達(dá)到65.12%，可應(yīng)用為粗效空氣過濾材料。
　　然后，為了獲得過濾性能更加優(yōu)異的纖維素基空氣過濾材料，通過向原纖化纖維素纖維/水的分散體系中加入叔丁基醇（TBA）制備了蛛網(wǎng)狀空氣過濾材料，并探究了蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制。結(jié)過表明，TBA誘導(dǎo)蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理有以下兩點(diǎn)：（1）TBA的存在，可以阻礙微細(xì)纖維間的氫鍵結(jié)合、增大微細(xì)纖維間的化學(xué)位阻，從而使微細(xì)纖維處于單絲狀態(tài)，有助于蛛網(wǎng)狀網(wǎng)

4、絡(luò)的形成。（2）TBA的加入會(huì)改變冰晶的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶動(dòng)力學(xué)，誘導(dǎo)冰晶從尺寸較大層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樾〕叽鏣BA水合物，從而避免了層狀冰晶對(duì)蛛網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的破壞，使過濾材料的微觀結(jié)構(gòu)從各向異性的層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛲缘闹刖W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。過濾性能測(cè)試結(jié)果顯示，蛛網(wǎng)狀空氣過濾材料對(duì)300 nm顆粒物的過濾效率可以達(dá)到99.07%~99.78%，達(dá)到了N99水平，可應(yīng)用為高效空氣過濾材料。
　　最后，為了賦予纖維素基空氣過濾材料氣體吸附性能，使其能夠凈化空

5、氣中的有毒氣體，利用具有氣體吸附特性的 ZIF-8納米晶體對(duì)原纖化纖維素纖維進(jìn)行修飾，制備了 ZIF-8納米晶體/纖維素纖維復(fù)合空氣過濾材料。過濾性能測(cè)試結(jié)果顯示 ZIF-8納米晶體/纖維素纖維復(fù)合空氣過濾材料具有優(yōu)異的顆粒物截留能力，其對(duì)300 nm顆粒物的過濾效率高達(dá)99.99%。N2吸附測(cè)試表明，吸附平衡時(shí) ZIF-8納米晶體/纖維素纖維復(fù)合空氣過濾材料的N2吸附量是未經(jīng)ZIF-8納米晶體修飾的纖維素基過濾材料的100余倍。甲醛氣