DOI: 10.1016/j.cej.2021.129621

在这项研究中，通过静电纺丝技术制备了双层[MIL-88A/石墨相氮化碳（g-C3N4）+MoS2]纳米纤维作为功能层，用于在纳米纤维表面涂覆一层光滑且致密的壳聚糖（CS）之后制备一种多功能亲水性滤膜（称为C-P@MIL-P@MoS2）。将其用于去除印染废水中的染料和Sb（III）时，该C-P@MIL-P@MoS2膜显示出优异的吸附和氧化性能。当同时添加H2O2和光照条件时，C-P@MIL-P@MoS2膜可在20分钟内完全降解50mg/L MB。进一步的机理研究表明，PAN（聚丙烯腈）@MIL-88A/g-C3N4催化层和PSF（聚砜）@MoS2催化剂层具有良好的协同效应，可以产生更多的羟基自由基（·OH），从而有效降解MB。当使用C-P@MIL-P@MoS2膜作为滤膜时，纯水通量可以达到431.2LMH，而[MB+Sb（III）]废水通量受膜结垢的影响很大。[MIL-88A/g-C3N4+MoS2]层上的光芬顿反应可通过·OH有效降解MB，以恢复污染膜的水通量，并提高截留率。同时，Sb（III）被氧化成低毒的Sb（V），吸附在C-P@MIL-P@MoS2膜中的MIL-88A/g-C3N4颗粒上以进行去除。本研究首次将MoS2助催化剂引入多功能催化膜中，为开发高效自洁滤膜提供了新的思路。

图1.（a，c）MIL-88A和MIL-88A/g-C3N4的SEM和（b，d）TEM，以及（e-j）MIL-88A/g-C3N4的元素映射。[SEM实验条件：电子源是二次散射，电压为25.0kV，放大倍率为50.0k]

图2.（a-c）PAN@MIL-88A/g-C3N4，（d-f）PSF@MoS2纳米纤维功能层的SEM，TEM图像和纤维直径。（g-i）C-P@MIL-P@MoS2膜的表面和横截面形态。（j）热压之前和（k）之后P@MOF-P@MoS2膜以及（l）C-P@MIL-P@MoS2膜的表面AFM图像。

图3.（a）不同合成阶段C-P@MIL-P@MoS2膜的FTIR光谱和（b）广角XRD图，以及在光芬顿反应之前和之后g-C3N4、MIL-88A和MIL-88A/g-C3N4的XPS光谱：（c）N1s，（d）O1s，（e）C1s和（f）Fe2p。

图4.（a）复合膜的应力-应变曲线和（b）杨氏模量。

图5.构建复合膜之前和之后的水接触角。

图6.（a）MIL-88A/g-C3N4和MoS2浓度影响（pH=6.45，H2O2剂量=100μL），（b）H2O2剂量影响（MIL-88A/g-C3N4和MoS2浓度=3.0％和15.0％，pH=6.45），（c）pH影响（MIL-88A/g-C3N4和MoS2浓度=3.0％和15.0％，H2O2剂量=100μL），以及（d）在不同条件下MB的降解。（MB浓度=50μmg/L，50mL，可见光强度=1000μW/cm2，C-P@MIL-P@MoS2膜的面积为16cm2）

图7.活性物质对（a）MB降解和（b）速率常数的影响。（c）DMPO自旋捕获加合物的EPR谱，（d）在分别带有MoS2、MIL-88A/g-C3N4或[MoS2+MIL-88A/g-C3N4]的C-P@MIL-P@MoS2体系中HBA加合物的PL光谱。

图8.去离子水、MB和Sb（III）溶液（a）在黑暗中和（b）光芬顿反应中的水通量，（c）在不同反应条件下对MB、Sbtotal和Sb（III）去除率，（d）通过C-P@MIL-P@MoS2膜进行光芬顿过滤60min后，Sbtotal、Sb（III）和Sb（V）浓度的变化。（e）仅吸附模式和光芬顿反应模式下锑负载MIL-88A/g-C3N4的XPS Sb3d光谱，以及（f）比较光芬顿反应模式前后MIL-88A/g-C3N4的FTIR光谱。

图9.（a）在不同条件下C-P@MIL-P@MoS2膜的平衡水通量和过滤阻力的分析，以及（b）通过不同清洁方法获取的C-P@MIL-P@MoS2膜的FRR、Rr、Rir和Rt。

图10.（a）C-P@MIL-P@MoS2膜作为降解MB的催化剂，（b）作为滤膜循环使用5次。