二维（2D）纳米材料已广泛用作面向高精度分离的纳米多孔材料的构建模块。然而，大多数现有的2D纳米材料连续性差且缺乏内部连接，导致组装成宏观块状结构时性能下降。

近期，东华大学丁彬教授&张世超研究员等提出了一种独特的基于超铺展的相转化技术，以直接由聚合物溶液构建2D纳米纤维网络（NFNs）。通过调整毛细管行为，聚合物溶液液滴通过超铺展演变成超薄液膜。随后，操纵相不稳定性使液膜能够相转化为连续的纳米结构网络。组装的单层NFNs具有1D纳米级纤维直径（～40nm）和2D横向无限大的综合结构优势，呈现出网状纳米结构，通孔极小（～100nm）。该研究制备的NFNs在空气过滤（去除PM_0.3）和水净化（微滤水平）方面表现出色。这种极具吸引力的2D纤维纳米材料的诞生为多用途、高性能分离应用铺平了道路。

图1.（a）2D NFN组装过程示意图。（b）NFN的SEM图像。（c）SEM图像显示了NFN膜的横截面视图。（d）支架SiO₂纳米纤维和PAN NFN中纳米线的直径比较。NFNs的（e）空气过滤和（f）水净化机制示意图以及相关产物的照片。

图2.（a）NFMs中液体铺展和吸收的竞争机制示意图。（b）不同NFMs的基重和（c）孔径。（d）阈值分割后不同NFMs的SEM图像（上）；不同NFMs的截面SEM图像（下）。（e）CA快照显示了2μL PAN聚合物溶液在不同NFMs上的动态铺展过程。2μL PAN聚合物溶液在不同NFMs上铺展时，（f）CA和（g）铺展面积随时间的变化。

图3.（a）模拟聚合物溶液液膜在不同NFMs上铺展的浓度分布，NFMs具有不同的2D孔径，所用聚合物溶液为1.5wt%的PAN溶液。（b-e）SEM图像显示了在不同NFMs上形成的相转化纳米结构。（f）PAN-NMP-H₂O体系的相图显示了不同PAN浓度的相转化路径。（g）PAN-NMP-H₂O体系的线性浊点（LCP）图。（h）不同NFMs的孔径分布和（i）孔隙率。

图4.（a）NFNs过滤器在不同气流速度下对不同PMs的过滤效率和压降。（b）当前过滤材料和NFN过滤器之间的QF和基重比较，插图显示了NFN过滤器的高透明度。（c）NFN过滤器与其他过滤材料的容尘量比较。（d）左边是通过NFN过滤器去除含大肠杆菌的PMs的拦截测试，右边是左侧所示过滤器或口罩上三个选定区域的大肠杆菌CFU计数。（e）NFN过滤器在不同驱动压力下的截留率和渗透通量。（f）NFN过滤器在5kPa驱动力下的循环分离性能。

该工作以“Two-Dimensional Nanofibrous Networks by Superspreading-Based Phase Inversion for High-Efficiency Separation”为题发表在《Nano Letters》（DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03486）上。

论文链接；https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03486