DOI:10.1021/acsami.0c15387

超亲水/水下超疏油膜材料在油/水分离领域备受关注。然后，大多数材料在油水分离过程中极易受到污染，这严重限制了它们的广泛应用。本研究采用牺牲模板策略，通过对沸石咪唑酯骨架8（ZIF-8）和聚丙烯腈颗溶液的静电纺丝，制备了一种具有水下超疏油性能的苦瓜状纳米纤维膜（MCNM）。去除纳米晶体ZIF-8模板后留下的开放型孔隙和褶皱不仅增加了所制备纤维膜的孔隙率和粗糙度，而且极大地改善了其水下超疏油性。因此，所制备的MCNM对水下原油具有优异的自清洁性能，避免了油水分离过程中膜污染造成的分离效率和通量下降。同时，在重力驱动下，各种表面活性剂稳定的水包油型乳液的分离效率均高于99.6％，通量可达1580±30L mm-2 h-1。此外，喷砂冲击和弯曲试验表明所制备的纳米纤维膜上未观察到明显的褶皱和裂纹。更重要的是，即使在超声处理1小时后，所制备的MCNM在恶劣环境（3.5wt％NaCl，4M HCl，50℃热水）中仍可保持出色的水下超疏油性。良好的机械和化学稳定性使防污型MCNM在今后的含油废水处理中具有巨大的应用潜力。

图1.（a，d）PAN膜，（b，e）PAN@ZIF-8膜和（c，f）MCNM在不同工艺条件下的FE-SEM。所制备的纳米纤维膜类似于天然苦瓜。（g）PAN@ZIF-8膜和（h）MCNM的三维（3D）形貌图。

图2.（a）模拟ZIF-8和所制备的ZIF-8晶体的XRD图。（b）ZIF-8，PAN膜，水解PAN（H-PAN）膜，PAN@ZIF-8膜和MCNM的FT-IR。（c）MCNM的EDS映射图像。（d）PAN@ZIF-8膜和处理过的MCNM中Zn 2p3的XPS光谱。（e）MNCM的N2吸附-解吸等温线。（f）通过BJH方法计算MCNM的孔径分布。

图3.（a）PAN膜，PAN@ZIF-8和MCNM的润湿性。（b）MCNM的UWOCAs和滑动角。（c）MCNM润湿特性的动态照片。（d）防污测试证明了MCNM对原油的自清洁能力。

图4.（a）油包水乳液分离的设备和过程。分离前后（b）水包原油和（c）水包己烷乳液的光学显微镜图像和粒度分析。

图5.（a）PAN膜、PAN@ZIF-8膜和MCNM的重力驱动水通量。（b，c）PAN和PAN@ZIF-8膜的分离效率和通量。（d）MCNM的分离通量和分散质含量。（e，f）10个循环后MCNM的分离通量和效率。

图6.（a）MCNM接受喷砂冲击试验的示意图。（b）弯曲超过1000次后MCNM的数码照片。（c）超声1小时后，MCNM在恶劣环境（3.5wt％NaCl，4M HCl，50℃热水）中的UWOCAs。

图7.分离水包油乳液的示意图。由于ΔP<0，水可以透过空气中的纳米纤维膜。由于ΔP>0，油不能透过油-水-固体三相系统。