DOI: 10.1016/j.cej.2023.142880

耐溶剂性和高渗透选择性一直是有机溶剂纳滤领域的追求。不溶性聚酰亚胺纳米纤维膜具有优异的耐溶剂性。然而，其高疏水性通常限制了水性胺单体在界面聚合过程中的均匀扩散，导致与酰氯的不均匀反应和有缺陷的选择性层。在此，研究者采用同轴静电纺丝技术构建了核壳纳米纤维基底，其中在壳层加入了胺化的多壁碳纳米管。该策略在不牺牲稳定性的情况下赋予了纳米纤维基材可调的润湿性，从而保证了通过界面聚合（IP）一步构建无缺陷的薄膜纳米纤维复合膜。此外，通过结合主客体化学和IP，将葫芦[6]脲嵌入聚酰胺网络中，提供了更宽的溶剂传输通道，在不牺牲选择性的情况下将甲醇渗透率提高了四倍（22.34L·m^-2·h^-1·bar^-1）。该膜在化学、制药等领域的溶剂回收方面前景喜人。总体而言，这项工作为新型纳滤膜的设计和改性提供了新的思路。

图1.TFNC@n/TFNC@n-CB膜的制备过程示意图。

图2.（a）6FDA-PAA的合成示意图；（b）核壳结构6FDA-PAA-CNTs@0.5纳米纤维的TEM图像；（c）6FDA-PAA-CNTs@0.5纳米纤维对应的元素映射（红色点是C元素，绿色点是N元素，蓝色点是F元素）。

图3.（a）PAA的合成及其亚胺化为PI；（b）PAA-CNTs@n和PI-CNTs@n纳米纤维基质的FTIR和（c）数码照片。

图4.（a-b）纳米纤维基材的SEM图像：（a1）PAA，（a2）PAA-CNTs@0.4，（a3）PAA-CNTs@0.5，（a4）PAA-CNTs@0.6，（a5）PAA-CNTs@0.75，（b1）PI，（b2）PI-CNTs@0.4，（b3）PI-CNTs@0.5，（b4）PI-CNTs@0.6，（b5）PI-CNTs@0.75（插图显示了基材的平均纤维直径分布）；（c）PAA和（d）PI基质的纤维直径随着CNTs含量的增加而变化；（e）PI基质的孔径分布、（f）孔径和（g）AFM图像随着CNTs含量的增加而变化。

图5.（a）PI和PI-CNTs@n纳米纤维基质的静态水接触角和（b）动态水接触角；（c）PI和PI-CNTs@n纳米纤维基质的拉伸应力-应变曲线；（d）PI、PAA-CNTs@0.5和PI-CNTs@0.5纳米纤维基质的拉伸应力-应变曲线。

图6.（a）PIP和（b）PIP-CB6在两相界面中的扩散以及（a）TFNC@0.5和（b）TFNC-CB@0.5膜的表面形貌示意图；（c-d）TFNC@0.5和（e-f）TFNC@0.5-CB膜的SEM图像。

图7.（a）TFNC@0.5和TFNC@0.5-CB膜的表面动态水接触角；（b）PI-CNTs@0.5、TFNC@0.5和TFNC@0.5-CB膜的表面ζ电位；（c）TFNC@0.5和TFNC@0.5-CB膜的MWCO和孔径分布。

图8.（a）TFNC@0.5和TFNC@0.5-CB膜的纯溶剂渗透性；（b）TFNC@0.5和TFNC@0.5-CB膜的选择性层结构、传质和分离过程的示意图；（c）TFNC@0.5-CB膜的纯溶剂渗透率与溶剂性质之间的线性关系；TFNC@0.5-CB膜对（d）染料和（e）药物的截留率（进料：MeOH中含50mg·L^-1染料/药物）。

图9.（a）TFNC@0.5-CB膜在不同压力下的纯水和甲醇通量；（b）TFNC@0.5-CB膜的长期稳定性试验（进料：MeOH中含50mg·L^-1 JGB）；（c）比较TFNC@0.5-CB膜与文献中报道的膜（染料的分子量在300-1000g·mol^-1范围内）。