Design, Fabrication, and Iodine Capture Performance of Kevlar Aerogel Nano‐Confined Liquid Fibers

气凝胶 材料科学 凯夫拉 制作 纳米- 纳米技术 复合材料 复合数 医学 病理 替代医学
作者
Jiuqi Wei,Ruizhe Yuan,Junjie Ma,Yuyan Sun,Zhaochuan Fan,Zhizhi Sheng,Wei Wei,Xuetong Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202512446
摘要

Abstract The development of efficient sorption materials is urgently needed for gas capture, separation, and industrial applications, yet existing materials struggle to balance utilization efficiency with high uptake capacity. To address this challenge, a novel strategy is proposed to construct Kevlar aerogel nano‐confined liquid fibers (KANLFs), synergistically combining liquid and solid phases via micro‐compartmentalization of iodine‐reactive liquid tetraethylenepentamine (TEPA) within ribbon‐like Kevlar aerogel fibers. Assembled into a porous filter, KANLFs create cascading microreactors offering gas permeability and efficient gas‐liquid reactions. They achieve exceptional iodine capture (6837 mg g −1 ) and fast uptake kinetics. Notably, the solid‐liquid composite enables the confined liquid to reach a 56.7% utilization rate per cycle, vastly exceeding conventional liquid sorbents (<1.0%). KANLFs surpass leading porous materials (e.g., COFs, MOFs) and commercial benchmarks (e.g., KI‐impregnated activated carbon) in both capacity and kinetics. The breakthrough curve demonstrates that KANLFs achieve a decontamination factor of 3025 at 75 °C, meeting the U.S. regulatory requirement for nuclear dissolver off‐gas treatment. Their successful integration into commercial 3M gas mask devices underscores scalability and real‐world viability. This work establishes a new paradigm for high‐performance gas capture, advancing sustainable nuclear energy by enabling efficient iodine capture for nuclear off‐gas treatment.
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