9博体育·(中国)官方网站 - 9B SPORTS★✿✿。9博体育官网9B体育★✿✿，9博体育app下载★✿✿，九博体育★✿✿，博9网址★✿✿。9博9博体育官网入口网址★✿✿。成为关键挑战★✿✿。现有吸附材料难以兼顾高吸附容量与活性位点利用率——液态吸附剂因气体分子扩散限制9博体育官方网站★✿✿，活性位点利用率不足1%★✿✿；固态多孔材料（如COFs★✿✿、MOFs）虽利用率高★✿✿，却受限于孔体积饱和导致的低吸附容量（约327 mg/g）★✿✿。开发兼具气体渗透性9博体育官方网站★✿✿、快速动力学和超高容量的新材料迫在眉睫★✿✿。

　　江苏大学魏巍副研究员★✿✿、中国科学院苏州纳米所张学同研究员★✿✿、盛智芝副研究员团队创新提出“Kevlar气凝胶纳米限域液体纤维（KANLFs）”★✿✿，通过旋转喷射纺丝技术将碘反应性液体TEPA封装于带状Kevlar气凝胶纤维的纳米孔道内（图1）★✿✿。该设计形成级联微反应器结构★✿✿，实现6837 mg/g的创纪录碘吸附容量（60°C下）★✿✿，液体利用率达56.7%9博体育官方网站★✿✿，远超传统液体吸附剂（1%）★✿✿。材料成功集成至商用3M防毒面具滤芯★✿✿，在75°C下净化因子（DF值）高达3025★✿✿，满足美国核废气处理标准★✿✿，为核能安全提供颠覆性解决方案★✿✿。

　　图1 Kevlar气凝胶纳米限域液体纤维构建及碘捕获机制示意图 a) 通过旋转喷射纺丝结合旋转凝固浴制备带状气凝胶纤维的流程★✿✿； b) KANLFs设计★✿✿：将TEPA功能液限域于单根纤维内9博体育官方网站★✿✿，保留纤维间气体通道★✿✿； c) KANLF过滤器捕获气态碘★✿✿，实现高吸附剂利用率★✿✿、高容量和快速动力学仙踪林 老狼信息★✿✿。

　　研究团队采用改良的旋转喷射纺丝工艺（图2a）★✿✿：将Kevlar纳米纤维（KNF）分散体高速喷射至旋转凝固浴中9博体育官方网站★✿✿，动态气液界面作用力使射流变形为带状凝胶纤维（图2b）仙踪林 老狼信息★✿✿。经冷冻干燥后★✿✿，获得宽度60–80 μm仙踪林 老狼信息★✿✿、厚度12–16 μm的带状气凝胶纤维（图2d–h）★✿✿，比传统湿法纺丝纤维尺寸减小76–88%★✿✿。其介孔结构（孔径15–25 nm）和256 m²/g比表面积（图2f）为液体限域奠定基础★✿✿。

　　图2 带状气凝胶纤维的制备与表征 a) 旋转喷射纺丝过程中凝胶纤维的实时图像★✿✿； b) 纺丝过程受力分析（上）及冷冻干燥后纤维形态（下）★✿✿； c) 纺丝可行性参数图（转速与浓度关系）★✿✿； d) 凝胶纤维与气凝胶纤维的形态对比★✿✿； e) 气凝胶纤维SEM及元素分布图★✿✿； f) N₂吸脱附曲线★✿✿； g,h) 气凝胶纤维宽度与厚度分布统计★✿✿； i) 纤维簇宏观形状控制（圆形/方形滤膜及字母形状）★✿✿。

　　通过毛细作用将TEPA液体限域于单根纤维内（图3a）★✿✿，气流辅助去除纤维间残留液★✿✿，保留气体渗透通道★✿✿。原子力显微镜（AFM）证实纤维表面形成均一超薄液体层（平均厚度17.8 nm）★✿✿，固液界面粘附力达2.3 nN（图3e–g）★✿✿。分子动力学模拟揭示Kevlar分子（PPTA）与TEPA主要通过范德华力结合★✿✿，界面能达0.124 eV/nm²（图3h）★✿✿，赋予材料500°C内热稳定性（图3i）★✿✿。

　　图3 KANLFs中气凝胶纤维与功能液相互作用 a) KANLFs制备流程★✿✿； b) 气凝胶纤维介孔内TEPA负载量曲线★✿✿； c) 光学显微镜下TEPA浸润纤维的实时观测★✿✿； d) TEPA负载前后的FTIR光谱★✿✿； e,f) 饱和（e）与气流处理非饱和（f）KANLFs的AFM形貌★✿✿； g) 非饱和KANLFs的AFM力曲线（显示液体厚度与粘附力）★✿✿； h) Kevlar分子（PPTA）与TEPA的界面能计算★✿✿； i) 不同TEPA含量KANLFs的热重曲线9博体育官方网站★✿✿。

　　静态吸附实验显示（图4a–c）★✿✿，90 wt% TEPA负载量的KANLFs在60°C实现最优性能（6837 mg/g）★✿✿，动力学模型揭示其80%饱和容量的平均吸附速率（K₈₀%）达443.2 mg/g/h★✿✿。XPS与拉曼光谱证实碘捕获机制★✿✿：TEPA中心仲胺优先结合I₂形成I₃⁻（结合能–21.55 kcal/mol）★✿✿，进一步聚合成I₅⁻（图4f–g）★✿✿。材料透气性测试表明（图4h）★✿✿，三层KANLF滤芯压降低于2 kPa★✿✿，满足穿戴设备要求★✿✿；在5% CO₂共存环境下仍保持碘吸附优势（图4i）★✿✿。

　　图4 KANLFs碘捕获性能与表征 a) 不同TEPA含量KANLFs的碘吸附容量★✿✿； b) 不同温度下吸附容量对比★✿✿； c) 不同负载量KANLFs的吸附动力学曲线★✿✿； d) 吸附前后的FTIR光谱★✿✿； e) 拉曼光谱（与固态碘对比）★✿✿； f) 吸附10小时后XPS谱★✿✿； g) TEPA中胺基与I₂/I₃⁻的DFT结合能计算★✿✿； h) 气流处理前后材料透气性★✿✿； i) I₂/CO₂竞争吸附实验9博体育官方网站9博体育官方网站★✿✿。

　　动态穿透实验证明（图5c）★✿✿，KANLFs在75°C★✿✿、602 ppm碘浓度气流中维持1320分钟才穿透仙踪林 老狼信息★✿✿，DF值达3025★✿✿。对比商用5% KI浸渍活性炭（图5f）仙踪林 老狼信息★✿✿，其吸附容量提升2.3倍★✿✿。规模化验证中（图5e）★✿✿，KANLFs被制成3M滤芯组件★✿✿，碘捕获后呈现明显褐变★✿✿，直观显示高效吸附★✿✿。该材料在容量★✿✿、速率和利用率三维指标上超越现有先进材料（图5g–i）★✿✿，为核废料管理★✿✿、空气净化和应急响应提供工业化路径★✿✿。

　　图5 KANLFs脱附性能★✿✿、动态吸附及对比 a) 碘脱附与回收机制示意图★✿✿； b) 不同温度下脱附效率★✿✿； c) 连续流穿透曲线★✿✿； d) 不同吸附剂利用率与容量对比（1–9为文献材料）★✿✿； e) 3M滤芯集成（i–ii）及碘捕获可视化（iii–v）★✿✿； f) 3M滤芯中KANLFs与商用活性炭性能对比★✿✿； g) 与先进材料的容量对比★✿✿； h) 容量与吸附速率综合评价★✿✿； i) 与传统工业吸附剂性能对比★✿✿。

　　本研究开创了“固液协同限域”新范式仙踪林 老狼信息★✿✿，通过纳米级液体微区化同时激活液相反应活性与固相稳定性★✿✿。KANLFs的成功研发不仅推动核能可持续发展★✿✿，其级联微反应器设计理念可拓展至CO₂捕集★✿✿、有毒气体过滤等领域★✿✿，为多相界面反应材料设计指明方向★✿✿。