DOI: 10.1016/j.coco.2023.101527

在本文中，通过定向冰分离诱导自组装和热酰亚胺化工艺，制备了一种新型预氧化聚丙烯腈/聚酰亚胺（OPAN/PI）纳米纤维气凝胶（NFAs），其具有定向微米级分层多孔结构。聚酰亚胺因其优异的耐化学性、热稳定性和机械强度而被选为粘合剂和交联剂。所得OPAN/PI NFAs具有良好的回弹性和高疏水性（水接触角136.0°），超低密度（8.65mg/m3），可作为较好的吸油剂和有效的油水分离剂。优化的OPAN/PI NFAs可以收集各种油性溶剂，吸收能力高达其自身重量的135倍。此外，表面活性剂稳定的油包水乳液和油/水混合物可以在重力驱动下完全分离，20个分离过程后过滤效率仅损失1%，洗脱通量可达8.7×105L/m2/h。总体而言，这项工作开辟了探索油水分离领域应用的新途径。

图1.（a）具有定向微米级多孔结构的OPAN/PI NFAs的示意图；（b）短OPAN纳米纤维的SEM图像；（c）水中分散良好的OPAN纳米纤维的数字图像；（d）典型OPAN/PI NFA在一根头发上的数码照片；（e）典型样品（OPAN/PI-20）的SEM图像；（f）显示OPAN/PI-20 NFA可以承受高水平压缩的数字图片。

图2.OPAN/PI-10（a-a2）、OPAN/PI-15（b-b2）、OPAN/PI-20（c-c2）和OPAN/PI-25 NFAs（d-d2）的SEM图像和大孔尺寸分布。

图3.（a）NFAs的水接触角；（b）OPAN/PI-20 NFA的油接触角；（c）OPAN/PI-20 NFA的油下水接触角；（d）OPAN/PI-20表面的油下水接触过程。

图4.（a）OPAN/PI-20对油状溶剂的吸收能力（以增重计）；（b）吸收容量取决于液体密度；（c）OPAN/PI-20 NFA可以在空气、水面和水中吸收溶剂。为了清楚起见，溶剂用Sultan II标记。

图5.分离和重复使用性试验：（a）分层DCM/水混合物照片；（b）无表面活性剂乳液分离过程中NFAs的油渗透通量；（c）分离前后表面活性剂稳定乳液的显微图像（以OPAN/PI-15 NFA为例）；（d）UV-vis吸收光谱显示了NFAs对表面活性剂稳定乳液的分离效率；（e）NFAs在表面活性剂稳定己烷包水乳液中的防水性。