无机功能材料在环境治理、催化分离和红外吸收等众多领域有着广泛的研究和应用。然而,这些材料通常是以粉体或颗粒形式投入使用,在回收利用过程中,容易造成孔道堵塞,影响分离效果,同时,也会流失到环境中,造成二次污染。无机-有机复合材料能结合无机材料和有机材料的优势,使复合材料发挥基体材料功能性的同时,利用结构设计实现应用的拓展。然而由于无机与有机组分理化性质的差异,造成负载稳定性差,在使用过程中出现组分流失而影响性能。无机物表面容易被有机物包裹,降低接触面积,影响使用性能。针对上述问题与挑战,本文提出“预埋种子-外延生长”的合成策略,结合静电纺丝技术,制备了一系列无机-有机复合纤维类材料。借助原位生长的策略,使得无机粉体材料被牢牢固定在有机纤维上,最大程度暴露无机粉体材料与外界的接触面积。在使用过程中,无机粉体不易流失,容易回收。进一步详细探索了该类材料在空气净化,污水处理及隔热保温等领域的应用,显示了优异的性能。本文为无机-有机复合材料的制备及粉体材料的结构化提供了借鉴,具有潜在的理论价值和应用前景。具体的研究成果如下:1.详细阐述了“预埋种子-外延生长”策略制备无机-有机复合材料的实施方法,并利用该方法实现了不同维度材料PAN@LDH微球,PAN@LDH复合纤维膜及aerogel@LDH水滑石复合气凝胶的制备,详细探究了无机-有机复合材料的结构稳定性,结果表明水滑石原位生长过程中,水滑石片层结构与聚合物纤维之间形成“榫卯结构”的几何构型,有效提高了水滑石材料的负载稳定性。进一步,为了探究该方法的普适性,通过调变“预埋种子”的种类,实现了不同种类水滑石及沸石咪唑框架(ZIFs)材料在纳米纤维上的牢固负载。2.可控制备水滑石-聚丙烯腈复合纤维膜:通过调控预埋羟基氧化铝(A1OOH)含量,实现了不同水滑石负载量的可控调变。详细探究了不同负载量PAN@LDH复合纤维膜材料的孔结构、膜通量等结构性能。空气净化实验表明,在高浓度(～4000 μgm-3)颗粒物条件下,对 PM10 和 PM2.5 的净化效率达 99.29±0.56%和 99.03±0.82%,并且可以对尺寸在0.3～0.5 μm范围内的颗粒物实现95.29±1.92%的净化效率。详细探究了 PAN@LDH复合纤维膜对于颗粒物净化的机理:原位穿插生长的水滑石不仅能够有效提升复合纤维膜的孔隙,同时引入了大量带正电的吸附位点,在降低膜的空气阻力的基础上提高了膜的静电吸附能力;垂直生长的水滑石延长了颗粒物的传质路程,增加了颗粒物与复合纤维膜的接触机会,实现了对不同尺寸颗粒物的高效净化。3.采用“肩并肩”纺丝的方法,将聚偏氟乙烯(PVDF)和PAN/AlOOH混纺,利用聚合物之间的熔点差异,以PVDF为热交联成分;以无机SiO2纤维为支持材料,利用无机纤维良好的支撑性和压缩应力,提高了机械性能;通过对两类纤维剪切分散、冷冻干燥,加热交联和原位生长水滑石等操作,制备了一类aerogel-x@LDH复合纤维气凝胶材料。不同温度下,气凝胶隔热性能实验表明:原位生长的水滑石大大提升了气凝胶样品的隔热性能,在120℃热源温度下,aerogel-20@LDH实现75.2℃的隔热温差,原因是由于水滑石在1360 cm-1处CO32-的强吸收峰,根据维恩位移定律计算,aerogel-x@LDH在120℃温度下可表现出更高的隔热性能。测试了 aerogel-20@LDH的导热系数为36.88 mW m-1 K-1,在国标规定的高效保温材料范围。4.借助“预埋种子-外延生长”策略,以ZnO为种源及生长位点,制备了两种沸石咪唑框架材料负载的PAN复合纤维膜PAN@ZIF-8和PAN@dia(Zn)。详细探究了复合纤维膜对三种不同污染物萘普生,环丙沙星和四环素的吸附实验。实验数据表明复合纤维膜对于三种药物的吸附过程符合准二级动力学及Freundlich吸附等温模型;由PAN@ZIF等电点及三种药物pKa值可知,PAN@ZIF对三种药物及个人护理产品(PPCPs)污染物(萘普生、环丙沙星和四环素)的吸附过程中静电作用不作为主要的结合力;三种污染物分子均含有苯环,可以与ZIF-8和dia(Zn)结构上的咪唑环形成π-π共轭作用,同时三种污染物分子上存在多种活性官能团可与ZIF上开放的Zn2+离子产生配位作用,从而有效的吸附在PAN@ZIF复合纤维膜上。