DOI: 10.1021/acsanm.2c02809

选择性超润湿膜具有可控润湿性，在油水（OW）分离领域具有巨大的潜力。静电纺丝技术在制备具有高孔隙率和大表面积等显著特征的纳米纤维材料方面存在明显优势。然而，近年来，关于静电纺丝制备光诱导超润湿膜的研究很少。在这项研究中，作者通过静电纺丝聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）与氟化TiO2纳米粒子的共混物制备了紫外线驱动的选择性超润湿纳米纤维膜。通过紫外线（UV）照射和加热两个步骤，膜的润湿行为可以在超疏水/超亲油和超亲水/水下超疏油之间进行调节，在此期间水接触角（WCA）从170°快速波动到0°并返回到160°。通过15个循环的转换试验证明了可控润湿性的可靠性，此后纳米纤维膜保持超疏水性。总体而言，本研究为废水处理中出现的复杂油水混合物提供了一种有效且灵活的解决方案。

图1.（a）纳米纤维膜的制备过程。（b）纳米纤维膜的润湿性转换和油水分离示意图。

图2.（a）PVDF-HFP/PFOS-TiO2膜和PVDF-HFP/TiO2膜在不同TiO2含量和电压下的水接触角。（b）PVDF-HFP和PVDF-HFP/PFOS-TiO2膜的接触角和FTIR光谱。（c,d）PVDF-HFP膜和PVDF-HFP/PFOS-TiO2膜的SEM图像。

图3.（a）PVDF-HFP/PFOS-TiO2膜在不同处理条件下的接触角和FTIR光谱。（b）不同TiO2含量和电压下膜达到亲水状态的最短紫外线照射时间。（c）紫外线照射前纤维膜上不同种类油和水的照片和接触角。（d）紫外线照射后纤维膜上不同种类油和水的照片和接触角。

图4.（a）PVDF-HFP/PFOS-TiO2膜的可逆超疏水/超亲水转换。（b）第一个循环中的润湿性转换图像和15个循环后的WCA。（c）PVDF-HFP膜在紫外线照射下0、12和24h的接触角和FTIR光谱。（d）PVDF-HFP膜辐照12h后的SEM形貌；插图为样品图像。（e）辐照24h后PVDF-HFP膜的样品图像和SEM形态。

图5.润湿性转换机理。

图6.油水分离和乳液分离应用。（a）用PVDF-HFP/PFOS-TiO2膜对二氯乙烷油（染成红色）和水（染成蓝色）混合物进行重力驱动分离。（b）经紫外线照射后，用纤维膜对植物油（染成红色）和水（染成蓝色）的混合物进行重力驱动分离。（c,d）W/O和O/W乳液（植物油）进料和滤液的光学显微照片。（e）经紫外线照射前后纤维膜的分离效率和不混溶油水混合物分离之后的含水量。（f）纤维膜的分离效率和W/O乳液分离之后的含水量。