DOI: 10.1016/j.jphotochem.2022.114525

本研究采用冷冻干燥法合成了一种WO2.72@Fe3O4@纤维素纳米纤维（CNF）气凝胶（NC@CNF）/聚丙烯（PP）Janus膜。其中，将低密度的WO2.72@Fe3O4纳米复合材料固定在CNF气凝胶中，并使用非织造PP织物作为基材。光催化剂漂浮在污染水表面，以利用所有照射的光，且易于回收，从而防止二次污染。轻质交联CNF和疏水性PP使其能够漂浮在水表面，并增强了光催化剂在水溶液中的稳定性。对合成的样品进行了系统表征，并研究了在全光谱太阳光照射下对甲基橙（MO）的光催化降解性能。结果表明，制备的Janus膜光催化剂体系具有优异的光降解性能，在两小时内可降解85%的MO。NC@CNF/PP Janus膜对MO的光降解率比NC高出约1.3倍。此外，Janus膜还表现出优异的水蒸发性能，水蒸发效率高达96%，这表明气凝胶具有固定功能纳米材料以开发自漂浮材料的有趣特性。开发的自漂浮材料可以在环境修复中发挥关键作用。总之，本研究有助于开发CNF气凝胶固定的全光谱太阳光活性自漂浮材料体系，用于光催化和水蒸发。

图1.（a）自漂浮NC@CNF/PP Janus膜的照片以及（b）光催化装置应用

图2.（a）WO2.72、（b）Fe3O4、（c）NC、（d）CNF和（e）NC@CNF的FESEM图像

图3.（a）NC@CNF和（b）PP的水接触角；（c）NC@CNF和（d）PP的动态水接触角；以及（e）NC@CNF和（f）PP的油接触角

图4.（a）NC@CNF和（b）PP的油中水接触角；（c）NC@CNF和（d）PP的油中动态水接触角；（e）NC@CNF和（f）PP的水中油接触角

图5.（a）CNF和（b）NC@CNF气凝胶的N2吸附和解吸等温线

图6.（a）NC和NC@CNF的光学吸收、（b）PL光谱和（c）带隙图

图7.NC、NC@CNF/PP Janus膜和CNF/PP Janus膜在太阳光照射下对MO的光降解

图8.NC、CNF/PP Janus膜和NC@CNF/PP Janus膜在太阳光下对MO的光降解动力学

图9.使用自浮式NC@CNF/PP Janus膜的MO光降解机制示意图

图10.开发的自浮式NC@CNF/PP Janus膜在MO光降解过程中的TOC去除效率

图11.开发的NC@CNF/PP Janus膜在太阳光照射下光降解MO的可重用性结果

图12.（a）质量变化，（b）水蒸发速率，（c）水蒸发效率

图13.NC@CNF/PP Janus膜在太阳光照射下光降解MO的可能光催化机理