Mechanically robust, thermally insulating and photo-responsive aerogels designed from sol-gel electrospun PVP-TiO2 nanofibers

气凝胶 材料科学 聚乙烯吡咯烷酮 多孔性 静电纺丝 纳米纤维 化学工程 层状结构 光催化 纳米技术 复合材料 聚合物 高分子化学 化学 有机化学 催化作用 工程类
作者
Vahid Rahmanian,Tahira Pirzada,Eduardo Barbieri,Sherafghan Iftikhar,Fanxing Li,Saad A. Khan
出处
期刊:Applied Materials Today [Elsevier]
卷期号:32: 101784-101784 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.apmt.2023.101784
摘要

We present a robust approach for fabricating polyvinylpyrrolidone (PVP)-titania (TiO2) nanofibrous aerogels (NFA) with multifunctional and triggered performances. These low density (∼ 10 mg cm−3) 3D self-supported aerogels having an intrinsically lamellar porous structure (> 99% porosity) are created via solid templating of sol-gel electrospun PVP-TiO2 hybrid nanofibers. The photocatalytic activity of TiO2 allows for on-demand application wherein the aerogel exhibits antibacterial properties upon UV exposure to bacteria such as Escherichia coli and Salmonella enterica. Significantly, while the aerogel sorbs common volatile organic components (VOCs) or oil due to its innate porosity, exposure of the aerogel to ultraviolet (UV) radiation leads to their decomposition. The PVP-TiO2 NFA exhibits a low thermal conductivity (0.062 W m−1 K−1) together with considerable mechanical flexibility up to strains of 50% with >90% recovery, without the need for post-processing. The photo-responsive attributes combined with mechanical resilience, oleophilicity and thermal insulation properties render these aerogels viable candidates for a diverse range of applications. We discuss such property enhancements in terms of the interaction between PVP and TiO2 and aerogel microstructure.

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