空气和水污染对全球公众健康和生态环境构成了严重威胁。颗粒物（PM）是主要的空气污染物，其主要来源为需要高温的过程，例如化石燃料燃烧和汽车尾气。PM0.3可以穿透并严重伤害肺部支气管，但PM0.3体积小，很难去除。因此，迫切需要开发出高效、耐高温的PM0.3空气过滤器。聚酰亚胺（PI）是一种优良的聚合物，具有耐高温和良好的机械性能。由PI纳米纤维制成的空气过滤器具有较高的PM去除效率和低气流阻力。在此，使用沸石咪唑酯骨架-8（ZIF-8）对PI纳米纤维进行改性以制备具有高比表面积和良好过滤效率的空气过滤器。与传统PI膜相比，ZIF-8/PI多功能纳米纤维膜对超细颗粒物（PM0.3，100%）具有超高的过滤效率，压降仅为63Pa。本文探讨了ZIF-8/PI纳米纤维膜过滤性能改善的原理。此外，ZIF-8/PI纳米纤维膜具有优异的热稳定性（300℃）和高效的水油分离能力（99.85%）。
图1.ZIF-8/PI电纺纳米纤维膜的制备过程示意图及其应用。（A）两步静电纺丝法制备膜的示意图。（B）膜的空气过滤和（C）水油分离应用。
图2.PI-ZIF纳米纤维（A）PI和（B）ZIF-8-3/PI的扫描电子显微照片。（C）ZIF-8/PI纳米纤维的C、N、O和Zn元素分布。（D）ZIF-8、PI和ZIF-8-3/PI纳米纤维膜的X射线衍射图。（E）ZIF-8-3/PI纳米纤维膜的X射线光电子能谱图。
图3.（A）过滤前后不同纤维膜的示意图。（B）过滤后PI纤维膜的扫描电子显微照片（SEM）。（C）过滤后ZIF-8-3/PI纤维膜的SEM。（D）在过滤装置中过滤前后的纳米纤维滤膜的数字图像。（E）PI和ZIF-8/PI-3纤维膜在6L/min空气流速下的PM0.3过滤效率比较。（F）具有不同ZIF-8负载量的PI纳米纤维膜对PM0.3过滤效率的影响。
图4.ZIF-8-3/PI膜的过滤效率（A）、压降（B）和品质因数（C）随基重和空气流速而变化。（D）不同基重的ZIF-8/PI纳米纤维膜对PM0.3、PM0.5和PM1.0过滤效率的影响。（E）ZIF-8/PI纳米纤维膜的应力-应变曲线，以及（F）刚性和柔性。
图5.（A）PI和ZIF-8-3/PI膜的热重曲线。（B）PI纳米纤维膜和ZIF-8-3/PI纳米纤维膜在不同温度下处理2小时后对PM0.3的过滤效率。（C）热处理（300℃）之前和（D）之后ZIF-8/PI纳米纤维膜的扫描电子显微照片。
图6.（A）疏水性ZIF-8/PI纳米纤维膜的接触角。（B）不同污染水平的液滴可以保持球形。（C）测量了PI纳米纤维膜和PI/ZIF-8纳米纤维膜的水接触角。（D）水油分离效率，（E）过滤器单元图，（F）不同ZIF-8掺杂量的PI膜对二氯甲烷的过滤效率，（G）循环过滤效率，（H）循环过滤油流量。
