20190524   周五

食品胶体与递送

基于zein纳米粒子构建高效低阻的空气净化膜

ACS Applied Materials & Interfaces (IF:8.097，1区) 

校审：范鑫（华中农业大学）

 研究背景

随着我国经济的高速发展，部分地区的空气质量急剧恶化，不断出现的空气污染问题严重影响社会的生产生活。空气净化材料凭借其过滤效率高、见效快、易于实现、成本低等优势成为解决空气污染问题的有效途径。纳米技术的兴起推动了纳米材料的快速发展，其中天然食品高分子如蛋白质、纤维素等因具备良好的生物相容性、易修饰、来源广泛、价格低廉等特性而成为制备纳米材料的热门基材，广泛地应用于能源、电池、医药、环境等领域，也为空气净化材料领域的发展提供了新的方向。本文研究了利用玉米醇溶蛋白（zein）和纳米纤维（CNF）为原料，构建功能化的CNF/zein纳米粒子，填充粗的木浆纤维（WP）骨架中后得到了具有高过滤效率的空气净化膜。

研究方法

图（a）所示为蛋白纳米粒子的制备流程图；图（b）为基于蛋白纳米粒子制备空气净化膜的示意图.

研究结果

图a为木浆纤维的SEM图，从图中可知，木浆纤维是由微米级的、长的纤维丝缠绕而成的三维立体网络，多根纤维聚集在一起形成了孔尺寸为10 μm-200 μm的多孔结构，为空气净化膜提供多孔结构，赋予样品良好的透气性和力学性能。如图b、c所示，zein在样品中以微米尺寸的蛋白团聚体或蛋白颗粒出现。F-Z15中CNF/zein粒子以纳米微球的形式均匀的分布于木浆纤维表面，赋予了样品高的比表面积和大量的官能团，这有利于提高其对空气中污染物的过滤效率，如图d所示。

研究结论

空气净化膜F-Z的过滤性能实验显示，F-Z15相较于F-Z5、F-Z10、F-ZS样品，对PM、HCHO和CO的过滤效率最高；F-Z15与其他三组样品相比，对小颗粒污染物的过滤效率有显著性差异。F-Z15对PM0.3、化学气体HCHO和CO的过滤效率分别为93.71±1.31 %、 88.30±5.68 % 和60.71±4.23 %，空气阻力为109.5 Pa，单位压力降为0.108 kPa/g，仅为静电纺丝样品的几十到几百分之一倍。本文研究以CNF/zein纳米粒子和微米纤维WP为原料，制备出具有多级结构的高效低阻空气净化膜，为蛋白基空气净化膜领域的发展提供了新思路。

Hierarchically Structured All-biomass Air Filters with High Filtration Efficiency and Low Air Pressure Drop Based on Pickering Emulsion https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsami.8b21116

学者简介

潘思轶