共轭微孔聚合物纳米管气凝胶和膜的制备及其抗菌、PM2.5过滤性能研究

共轭微孔聚合物纳米管气凝胶和膜的制备及其抗菌、PM2.5过滤性能研究

摘要：随着环境污染和细菌感染问题日益突出，寻找一种高效的空气净化材料成为迫切的需求。本研究致力于制备一种具备抗菌和PM2.5过滤性能的共轭微孔聚合物纳米管气凝胶和膜，并对其性能进行了详细研究。通过控制聚合物的交联程度，成功合成了具有一定孔径的微孔聚合物。借助溶液法和模板法制备了具有高比表面积和大孔径的纳米管。然后，将制备得到的共轭微孔聚合物和纳米管进行复合，得到了共轭微孔聚合物纳米管气凝胶和膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等技术对其微观形貌和结构进行了表征。

首先，通过纳米管和微孔聚合物复合制备的气凝胶材料具有较高的孔隙率和比表面积，能够提供良好的气体吸附能力和捕集微细颗粒的能力。其次，该材料表现出良好的抗菌性能。实验结果表明，经过抗菌测试后，共轭微孔聚合物纳米管气凝胶材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长具有明显的抑制效果，抑菌率分别达到90%以上。这得益于纳米管的独特结构和共轭微孔聚合物的高表面积，有利于与细菌接触并破坏其细胞膜结构。最后，该材料在PM2.5颗粒物的过滤方面显示出优异的性能。经过过滤实验后，共轭微孔聚合物纳米管气凝胶和膜材料能够有效捕集和去除空气中的PM2.5颗粒物，其过滤效率高达99%以上。

总之，本研究成功制备了具有抗菌和PM2.5过滤性能的共轭微孔聚合物纳米管气凝胶和膜。这种新型材料在空气净化领域具有潜在的应用价值，可以应用于口罩、空气净化器等产品中，为改善空气质量、保护人们免受空气污染和细菌感染的威胁提供新的解决方案。

Abstract:Withtheincreasingconcernoverenvironmentalpollutionandbacterialinfections,findinganefficientairpurificationmaterialhasbecomeanurgentneed.ThisstudyaimstoprepareaconjugatednanoporouspolymernanotubeaerogelandmembranewithbothantimicrobialandPM2.5filtrationperformances,andtoinvestigatetheirpropertiesindetail.Bycontrollingthecrosslinkingdegreeofthepolymer,ananoporouspolymerwithacertainporesizewassuccessfullysynthesized.Nanotubeswithhighspecificsurfaceareaandlargeporesizewerepreparedusingsolutionandtemplatemethods.Subsequently,thesynthesizednanoporouspolymerandnanotubeswerecombinedtoobtaintheconjugatednanoporouspolymernanotubeaerogelandmembrane.Scanningelectronmicroscopy(SEM)andX-raydiffraction(XRD)wereusedtocharacterizetheirmicrostructureandstructure.

Firstly,theaerogelmaterialpreparedbythecompositeofnanotubesandnanoporouspolymerhasahighporosityandspecificsurfacearea,providinggoodgasadsorptioncapacityandtheabilitytotrapfineparticles.Secondly,thematerialexhibitsexcellentantimicrobialproperties.Theexperimentalresultsshowthatafterantibacterialtests,theconjugatednanoporouspolymernanotubeaerogelmaterialhasasignificantinhibitoryeffectonthegrowthofEscherichiaColiandStaphylococcusAureus,withinhibitionratesofover90%.Thisisduetotheuniquestructureofthenanotubesandthehighsurfaceareaofthenanoporouspolymer,whichfacilitatescontactwithbacteriaanddisruptstheircellmembranestructure.Finally,thematerialdemonstratesoutstandingperformanceinPM2.5particlefiltration.Afterfiltrationexperiments,theconjugatednanoporouspolymernanotubeaerogelandmembranematerialcaneffectivelycaptureandremovePM2.5particlesintheair,withafiltrationefficiencyofover99%.

Inconclusion,thisstudysuccessfullypreparedaconjugatednanoporouspolymernanotubeaerogelandmembranewithantimicrobialandPM2.5filtrationperformances.Thisnewmaterialhaspotentialapplicationsinairpurification,suchasmasksandairpurifiers,providinganewsolutiontoimproveairqualityandprotectpeoplefromthethreatsofairpollutionandbacterialinfections总之，本研究成功制备了一种具有抗菌和PM2.5过滤