DOI：10.1016/j.memsci.2019.117420

超亲水材料作为高效油水分离和水净化的候选材料受到了广泛的关注，但实现具有超亲水性和水下超亲油性的环保多功能材料仍然是一个巨大的挑战和迫切的需求。在本研究中，作者开发了一种可控的方法，通过没食子酸（GA）和钛酸四丁酯（Ti （OBu）₄）在水溶液中的羧酸钛配位键，即GA改性TiO₂ （GA-TiO₂）涂层，来实现可生物降解电纺立体复合聚乳酸（sc-PLA）膜的超亲水性。GATiO₂涂层的sc-PLA（GT-sc）膜在腐蚀性有机溶剂、饱和NaCl溶液和pH=1的酸性溶液等各种恶劣工作条件下均表现出超亲水性和水下超疏水性，对多种油水混合物和水包油乳液均表现出有效的分离性能。GT-sc膜能在重力作用下去除亚甲基蓝等水溶性污染物，实现多功能净水。此外，由于TiO₂在紫外光照射下的光催化性能，GT-sc膜具有优异的防污和自清洁性能。因此，这项工作为制备绿色耐用的多功能油水分离膜提供了一条易于控制的途径。

图1.（a）A-sc和GT-sc膜的FTIR光谱。 （b）A-sc和（c）GT-sc膜的照片。

图2.（a）A-sc膜，（b）TiO₂-sc膜，（c）GA-sc膜，（d）GT-sc膜，（e）GT-sc膜的横截面，（f）（e）的EDX扫描图像。比例尺为5μm。 a，b，c和d中的插图是膜的水接触角。

图3.（a）GT-sc膜的水下油CAs对不同类型的溶剂的作用。（b）GT-sc膜在纯氯仿中浸泡不同时间后的水CAs和水下氯仿CAs。（c）A-PLLA膜在纯氯仿中浸泡1分钟，（d）GT-PLLA膜在将氯仿水乳剂分离一个循环后的SEM图像，（e）将A-sc膜浸入纯氯仿中1h ，和（f）GT-sc膜将氯仿水乳剂分离十个循环后。超声处理下，GT-sc膜在（g）饱和NaCl溶液（h）pH=1的酸性溶液中浸泡不同时间后的水CAs和水下氯仿CAs。

图4.（a）每个循环后，GT-sc膜对不同油水混合物的分离通量。（b）GT-sc膜对各种水包油乳液的水通量和油分离效率。用GT-sc膜分离（c）正己烷/水混合物和（d）氯仿水乳剂的过程照片。（e）GT-sc膜油水分离示意图。

图5. （a）原始正己烷水乳剂和（b）分离后收集的过滤水的光学显微镜照片。比例尺为10μm。a和b中的插图为相应的照片。（c）分离后收集的过滤水的DLS数据，插图为过滤前的原始乳液的DLS数据。

图6.通过砂纸磨耗测试评估的GT-sc膜的机械阻力。 （a）砂纸磨损的示意图，在每个循环中，在0.5 N的载荷下，GT-sc膜沿直尺移动了60 cm。 （b）每个磨蚀循环后，GT-sc膜对正己烷-水乳液的水通量和分离效率。 （c）五个磨损循环前后的GT-sc膜照片。在（d）一（e）三和（f）五次磨蚀循环后，GT-sc膜的SEM图像。插图是膜的相应的水下正己烷接触角。

图7.（a）在每个循环后，由重力驱动的5μM MLB水溶液通过GT-sc膜的吸收光谱和（b）通量和截留率。插图（a）是MLB水溶液和过滤后的过滤水的照片。（c）在这项工作中由GT-sc膜和报告的膜对MLB水溶液的通量和截留率的比较：浇铸PVDF膜（PVDF），将溶剂溶解的rGO置于浸泡在HPEI溶液（HPEI / S-rGO）中的尼龙微滤膜上，GO纳米片和聚多巴胺通过1,3,5-三氯三羰基三氯甲烷（TMC）交联（TMC交联GO），GO分散液和APTES过滤在尼龙微滤膜上（GO -SiO₂），GO分散液和80 wt％的多层碳纳米管（直径10 nm）过滤在聚碳酸酯上（rGO_80MWCNT（10）/ PC）。

图8.（a）在没有紫外线且在紫外线照射下的每个循环后，GT-sc膜的油酸水乳液分离效率。插图是受污染的GT-sc膜对紫外线的暴露过程。 （b）受紫外线照射的时间，受油酸污染的GT-sc膜的水接触角变化。 （c）FTIR光谱显示受油酸污染的GT-sc膜与经紫外线辐射处理的染色GT-sc膜之间的化学差异。插图是被污染和自清洁的GT-sc膜的照片。 （d）举例说明了GT-sc膜的自清洁行为以及GA-TiO₂纳米粒子在紫外光下的光催化机理。