DOI: 10.1016/j.porgcoat.2020.106125

针对各类工业含油废水越来越多的现象，研究人员已开发出多种油水分离技术和材料来解决这一难题。本文提出了一种简便的方法来构建具有高效油/水分离和光催化作用的多尺度分层膜。该多尺度分层膜是由亲水性聚丙烯腈（PAN）电纺纳米纤维和PAN/TiO2电喷涂微球制备而成，然后通过原位生长聚多巴胺（PDA）对该膜进行修饰。这种多尺度分层结构使膜具有超亲水性（水接触角约0°）和水下超疏油性（油接触角约152°）。而且，多尺度分层膜比纯PAN膜具有更好的透水性和亲水性。此外，该膜对有机污染物具有优异的光催化能力（约98％）。并且经过5个循环后，水通量仍保持较高水平，显示出良好的可回收性。这种多尺度分层纳米纤维膜在油水分离和光催化方面具有广阔的应用前景。

图1.多尺度分层膜的制备过程。

图2.具有不同结构的PAN/TiO2膜的力学性能：（a）应力-应变曲线，（b）断裂伸长率、拉伸强度和初始模量。

图3.（a）PAN/TiO2，（b）M-PAN/TiO2和（c）PDA@M-PAN/TiO2不同放大倍率的SEM图像；（d）PDA@M-PAN/TiO2膜的EDS。

图4.T-PAN/TiO2、T-M-PAN/TiO2和T-PDA@M-PAN/TiO2膜底面以及B-PAN/TiO2、B-M-PAN/TiO2和B-PDA@M-PAN/TiO2膜底面的3D形态图像。

图5.（a）PAN基多尺度分层复合膜的FT-IR光谱和（b）XRD谱图。

图6.PAN/TiO2、M-PAN/TiO2和PDA-M-PAN/TiO2膜的孔径分布。

图7.在不同时间间隔下，膜在紫外线照射下对罗丹明B的光吸收光谱变化：在紫外线照射下的（a）M-PAN/TiO2和（b）PDA@M-PAN/TiO2膜。

图8.（a）M-PAN/TiO2的宏观润湿性（水为蓝色，油为红色）；（b）水在PAN/TiO2基膜上的动态接触过程；（c）PAN/TiO2、M-PAN/TiO2和PDA@M-PAN/TiO2的水接触角以及（d）水下石油醚（ρ<ρ水）和二氯乙烷（ρ>ρ水）接触角；（e-g）PAN/TiO2、M-PAN/TiO2和PDA@M-PAN/TiO2膜的MMT结果；（h-i）（h）M-PAN/TiO2膜在水下对二氯甲烷的润湿性；（i）PDA@M-PVDF/TiO2膜（二氯甲烷滴用油红O着色）。

图9.PAN基膜上的液体润湿和水传输模型的示意图：（a）PAN/TiO2，（b）M-PAN/TiO2，（c）PDA@M-PAN/TiO2。

图10.（a）膜的油/水分离过程，（b）PAN/TiO2基膜的水通量和油/水分离效率，（c-e）五个过滤循环后亚甲基蓝溶液的吸光度（过滤前后膜的宏观变化显示在上部）：（c）PAN/TiO2，（d）M-PAN/TiO2，（e）PDA@M-PAN/TiO2。