室内低浓度挥发性有机化合物（VOCs）的长期暴露会对人体健康造成显著威胁，吸附技术因安全高效且易于集成到紧凑型净化装置中，被广泛视为改善室内空气质量的关键途径。以活性炭为代表的多孔吸附剂因具备优异的微孔结构和极高的比表面积，成为捕集气态有机污染物的首选材料。然而高平衡吸附容量并不等同于优良的动态净化性能。在通风换气环境下，气流流经吸附层时的停留时间极短，污染物分子往往难以在瞬间充分扩散至内部吸附位点。

当前结构化薄膜吸附材料面临的核心挑战在于传质阻力与吸附位点利用率的失衡。常规涂层式活性炭薄膜结构致密且孔隙连通性较差，严重的膜内传质阻力导致深层吸附剂难以发挥作用，显著拉低了一次通过净化效率。针对该瓶颈开发的传统牺牲模板法或直写成型等孔工程策略，普遍存在依赖昂贵聚合物、需要高温热解或有机溶剂洗脱等弊端，不仅制备流程繁琐，而且高能耗与高成本严重阻碍了其大规模实际应用。因此须开发一种温和、低成本且兼具高效传质与原位再生的新型结构化吸附薄膜。

针对上述问题，由深圳大学、香港城市大学以及武汉第二船舶设计研究所等组成的联合团队利用泽攸科技的ZEM系列台式扫描电镜进行了深入研究，该团队开发了一种基于水溶性盐模板的温和造孔策略，在活性炭涂层中构建出微米级气体传输通道，有效降低了单程气流下的传质阻力并实现了原位电热再生。

基于室内通风场景下低浓度挥发性有机化合物快速通过导致净化效率受限的问题，研究团队提出了一种水溶性盐模板辅助构建分级多孔活性炭吸附薄膜的策略。该方法将微米级氯化钠、天然海盐或模拟混合盐颗粒与活性炭粉末及聚合物粘结剂均匀共混，涂覆在聚酰亚胺-铜复合加热基底上，经过低温干燥后通过去离子水温和淋洗去除盐模板。水溶性无机盐的溶解抽提在致密的活性炭涂层内部原位形成了丰富的微米级气体传输通道，克服了传统牺牲模板法依赖高温分解或有机溶剂洗脱的高能耗与工艺复杂性，为研制面向通风工况的高效单程吸附薄膜提供了低成本且环境友好的规模化制造路径。

图1 盐模板吸附薄膜制备与测试示意图

为了精确阐明微米级孔隙演化机制与传质通道的构效关系，研究团队借助泽攸科技的ZEM系列台式扫描电子显微镜对常规致密涂层与盐模板处理后的复合薄膜进行了多尺度形貌表征。泽攸科技ZEM系列台式扫描电子显微镜的高分辨微观成像清晰揭示了薄膜表面与脆断截面的结构差异：未加模板的对照组涂层表面极其致密，活性炭颗粒紧密包埋于聚合物基体中且缺乏贯通性传输孔隙。而经水洗脱盐后的样品则呈现出数十至百微米级的溶蚀大孔以及数微米级的颗粒间互连开口。结合氮气吸脱附测试证实，这种微观孔隙重构将涂层的比表面积从445.9m²/g提升至596.9m²/g，总孔容从0.222cm³/g增至0.263cm³/g，直接证明了引入贯通性传输大孔能显著释放深层微孔与介孔的物理吸附可及性。

图2 代表性平整薄膜与盐模板吸附薄膜的形貌及孔隙结构表征

在连续流单程净化实验中，研究系统探究了活性炭与盐模板配比以及气流流速对动态VOCs去除性能的影响规律。测试表明，增加模板掺杂量并洗脱所形成的丰富传输孔道可有效缩短气体扩散距离，当质量比调控至1:1时，所得薄膜在1.0m/s的较高面风速下对甲苯的初始单程去除率达到82.2%，较未采用模板的平整对照组58.9%的效率提升了约40%。更重要的是，该薄膜在活性炭用量减少40%的情况下仍表现出与高负载样品相近甚至更优的动态吸附寿命与突破特性，在长达122.1h的延展穿透测试中测得有效吸附容量达33.6mg/g，证实了结构化孔道工程能打破致密涂层的膜内传质阻力瓶颈，成倍提高吸附剂在短接触时间下的动态利用效率。

图3 活性炭/氯化钠配比及气流速度对甲苯单程去除效果的影响

图4 代表性吸附薄膜在可变单程净化条件下的运行适应性

研究进一步评估了复合吸附薄膜在复杂环境条件下的运行适应性与原位循环再生能力。薄膜不仅在不同天然与工业盐源制备下均保持了约80%的初始单程去除率，并在1～10ppm甲苯浓度范围内表现出稳定的净化水平，同时对苯和四氯乙烯等典型芳香族与氯代烃均保持了77%以上的截留率。针对相对湿度增加引起的竞争吸附削弱效应，多孔薄膜在0%～80%湿度区间均始终保持相对对照组的净化优势。此外依托集成的聚酰亚胺-铜导热基层，薄膜在通入微风下施加80℃电加热20min即可实现快速解吸，在干态下历经15次吸附再生循环后初始单程效率保持率高达约96%，并在反复弯曲后未出现开裂或涂层剥落，证实了该功能化多孔吸附薄膜在实际室内空气净化系统中的持久耐用性与实用工程价值。

图5 STF#3 的循环吸附-再生性能

泽攸科技ZEM系列扫描电镜是一款集成度高、便携性强且经济实用的科研设备。它具备快速抽真空、高成像速度、多样的信号探测器选择，适用于形貌观测和成分分析，还能适配多种原位实验需求。该设备对安装环境要求低，不挑楼层，操作简单，非专业人士也能快速上手，能够更广泛地应用于新材料研发、生命科学、失效分析、工业质检等多个领域，为广大科研院所和企业用户提供了一套兼具高性能与高性价比的强大微观表征解决方案。

图 泽攸科技ZEM系列扫描电镜