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  空氣污染物中的顆粒物、有毒氣體等能嚴(yán)重影響人類的身體健康并引起社會公眾的廣泛關(guān)注。鑒于現(xiàn)有空氣過濾材料如PP、PE、玻璃纖維的不可降解性，蛋白質(zhì)類納米纖維，如大豆蛋白質(zhì)、膠原蛋白等納米纖維材料，在表現(xiàn)出良好過濾效果的同時保持了優(yōu)良的環(huán)境友好特性。然而，此類蛋白質(zhì)納米纖維較弱的力學(xué)性能和較強(qiáng)的親水行為限制了其廣泛應(yīng)用。

  近期，在前期研究大豆蛋白質(zhì)和膠原蛋白質(zhì)納米纖維的基礎(chǔ)上（ ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 20023–20031；RSC Adv. 2016, 6, 105948–105956），華盛頓州立大學(xué)仲偉虹教授課題組選用一種疏水性天然蛋白質(zhì)——醇溶玉米蛋白，采用綠色環(huán)保性溶劑，并通過加入少量PEO作為紡絲助劑靜電紡絲得到一種纖維直徑可調(diào)、制備過程綠色環(huán)保、過濾效果優(yōu)良的空氣過濾材料。

  作為一種醇溶谷蛋白，與其他天然動植物蛋白質(zhì)相比，玉米蛋白質(zhì)含有更多的非極性氨基酸殘基如脯氨酸、亮氨酸、丙氨酸等。特別是玉米蛋白表面含有超過50%的疏水性區(qū)域。純的玉米蛋白質(zhì)紡絲性能較差，加入聚氧化乙烯PEO作為共紡絲劑，可調(diào)節(jié)電紡絲納米氈的可紡性和力學(xué)性能。該納米纖維與紙張基底具有良好的粘合能力。與膠原蛋白質(zhì)納米纖維相比，玉米蛋白納米纖維具有優(yōu)良的力學(xué)性能，經(jīng)過數(shù)輪折疊展開后，仍能保持與基底良好的粘合性并保持其外形完整性。他們所制備的玉米蛋白納米纖維對PM0.3至10μm的過濾效率極高，即：大于99.6%，特別對于PM2.5-10去除效率幾乎達(dá)到100%。在經(jīng)過長達(dá)90min的連續(xù)過濾測試后，PM2.5的去除效率仍然可達(dá)99.98%。同時，玉米蛋白質(zhì)纖維對有毒氣體如CO和HCHO也表現(xiàn)出較高的去除效果。

  最令人矚目的是，此類玉米蛋白質(zhì)纖維在濕度高達(dá)90%的環(huán)境下扔保持優(yōu)良的過濾效果，顆粒物過濾效率達(dá)95%以上。與此同時，納米纖維氈保持了良好的外形完整性。掃描電鏡下，納米纖維盡管出現(xiàn)了溶脹，其納米纖維結(jié)構(gòu)仍良好的保存。而對比試驗所用的膠原蛋白納米纖維，在高濕度環(huán)境下外形結(jié)構(gòu)迅速被破壞，納米結(jié)構(gòu)消失。

  該研究利用天然玉米醇溶蛋白質(zhì)的疏水性和環(huán)境友好性能，通過靜電紡絲開發(fā)多功能綠色空氣過濾材料，為制備高濕度下空氣過濾材料提供了新思路。文章發(fā)表在雜志Nano Research上，文章第一作者為北京工商大學(xué)田華峰副教授，共同通訊作者為華盛頓州立大學(xué)仲偉虹教授和王宇博士。

  論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-018-2013-0