含有金属污染物的废水对人类健康的具有极大的负面影响。同时，废水中的金属污染物是宝贵的资源，从废水中去除/回收对环境保护和可持续发展至关重要。然而，目前的技术不能满足从废水中高浓度去除/回收超低浓度金属离子的要求。

近日，山东大学陈代荣教授团队研究者通过电纺将非晶-WO3（a-WO3）结合到聚合物纳米纤维中得到纳米纤维膜（NFM）。通过太阳光照射，NFM转变为蓝色状态。将其放在含有金属离子的溶液中，水中的金属化合物被还原并均匀快速地沉积在纳米纤维的表面。更有趣的是，金属还原/沉积过程抑制了金属离子的解吸，并且带负电的NFM和金属离子之间的强静电吸引力使NFM在从水中去除痕量金属离子方面非常有效。研究表明，通过将NFM浸入水中，金属浓度在一小时内在ppb水平下降了两到四个数量级。这样的NFM实现了ppb水平的金属去除，而无需通过复杂的过滤膜泵送水，是当前水净化系统的有益补充。此外，NFM可用于贵金属回收。从水中去除的贵金属被自发地还原并作为元素金属纳米颗粒沉积在NFM上，其可以容易地分离和再循环，将金属污染物转化为有价值的材料。这些NFM成本低，环境友好，易于大规模生产。因此，它们在有毒金属废水中具有快速、高效去除和回收贵金属的巨大潜力。

图1：静电纺丝制备a-WO3 /聚合物纳米纤维膜的示意图以及含金属水的金属还原/沉积过程。

图2 NFM上的银还原/沉积。（a）照片显示NFM的颜色变化 。左：原始膜。中间：在太阳光照射下5分钟膜变为蓝色。右：一旦浸入0.1MAgNO3溶液，膜变黑。（b）在AgNO 3溶液中浸渍之前（红色）和之后（蓝色）的NFM的XRD图案。（c和d）显示Ag沉积后纳米纤维形态的SEM图像。 （e）Ag沉积NFM的SEM图像和相应的W和Ag元素分布。（f）通过（e）中的黄线进行线扫描SEM确定NFM的Ag分布。（g）NFM上的Ag沉积随时间变化趋势。（h-k）SEM图像显示（g）中的照片相应的形态变化。

图3用不同金属化合物沉积后纳米纤维膜的SEM图像和XRD图谱。沉积的金属化合物是：（a）Au，（b）Pt，（c）Au / Ag合金，（d）Pt / Ag合金，（e）CuCl，（f）HgCl，（g）无定形氧化铬（a-CrOx）和（h）Pb（NO3）2。

图4（a）将0.1 g NFM添加到不同金属污染水前（红色条形）和之后（蓝色条形）对比。 （b）在不同的金属污染水（每个1L）中加入0.05g NFM后金属浓度随时间的变化ppb级别。 （c）在相同的NFM净化之前和之后，在ppb水平连续5个循环浓缩汞污染水没有膜再生。 （d）同时从废水中去除四种金属污染物。

图5金属还原/沉积机制的示意图。 左侧部分表明通过光激发氧化聚合物a-WO3和还原质子-电子双嵌入a-WO3的形成。一旦与金属污染水接触，电子释放到纳米纤维/水界面，质子扩散到电解质中，还原的a-WO3被氧化。该中间部分显示了三种类型的金属还原/沉积过程。 右边部分显示了a-WO3和金属的氧化还原化合物电位。

Fast, simultaneous metal reduction/deposition on electrospun a-WO3/PAN nanofiber membranes and their potential applications for water purification and noble metal recovery