石油工业废水及有机染料等污染物对水环境与人体健康构成严重威胁，日益受到广泛关注。为实现催化剂在纳米纤维膜上的稳定负载，通常需在聚合物基纳米纤维基底表面引入聚多巴胺或植物多酚，以提供催化位点并提升界面结合强度。然而，实际应用中这些修饰层的物理化学稳定性存在局限。因此，筛选兼具稳定性与普适性的活性材料作为催化剂生长的锚定位点至关重要。纤维素纳米纤维（CNF）凭借其优异的亲水性、结构稳定性及丰富的表面官能团，可实现与纤维基底的紧密结合并将催化剂牢固固定。
近日，安徽理工大学谢阿田副教授&江苏大学潘建明教授在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“CoFe-LDH “Armour” modified nanofiber membrane with multiple synergistic effects for wastewater purification”。该工作通过静电纺丝和原位生长的方法制备了聚丙烯腈（PAN）/纤维素纳米纤维（CNF）@钴铁层状双氢氧化物（CoFe-LDH）纳米纤维膜（PCLNFM）。PCLNFM能够有效分离各种表面活性剂稳定的油水乳液，即使在酸性、碱性和盐环境中也能实现高达260.7 L m-2 h-1的分离通量和99.7%的分离效率。此外，PCLNFM还能够处理乳液/亚甲基蓝（MB）混合废水。而且，PCLNFM表现出卓越的自清洁能力，在简单的PMS催化自清洁后，通量恢复率高达99.3%。
图1：PCLNFM的形貌
通过SEM的观察，PCLNFM具有良好的三维多孔结构，层状双氢氧化物在PCLNFM中具有良好的整体分散性。纤维表面形成的突起有利于提高复合膜的润湿性，增强膜的分离和催化性能。
图2：PCLNFM的机械性能
PCLNFM-9具有良好的机械性能，其拉伸强度约为原膜的7.6倍，这是由于CNF和LDH的协同作用显著增强了纳米纤维膜的机械稳定性。
图3：PCLNFM的表面浸润性
水接触角（WCA）及水下油接触角（UOCA）测试表明优化的PCLNFM-9的WCA为0°，UOCA达到161.9°，证明PCLNFM-9具有超亲水/水下超疏油性，使其在油水分离方面展现出良好的应用潜力。
图4：PCLNFM-9的油水分离和油水染料分离性能
研究表明，PCLNFM可实现对各种测试乳液的有效分离（＞99%），且分离通量都在260 L m-2 h-1以上。乳液和滤液的光学显微照片和粒度分布表明，纳米纤维膜成功地截留了水中的油滴，同时也能够有效分离油-染料混合乳液。
图5：PCLNFM-9在不同条件下的油水乳液分离性能。
PCLNFM-9在酸碱盐溶液中仍能保持较高的通量（>250 L m-2 h-1）和分离效率（>99%）。结果表明，PCLNFM-9在酸碱盐溶液条件下仍能分离油水乳液。
图6：PCLNFM-9催化活化PMS降解亚甲基蓝性能。
PCLNFM-9-PMS体系在40 min内对亚甲基蓝的降解率达到98%，表明PCLNFM-9具有良好的催化性能。综上所述，该机械稳定性良好、兼具超亲水性与催化自清洁功能的纳米纤维膜，在油水乳液分离与染料废水处理领域展现出显著的应用潜力。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.167572
通讯作者简介：
谢阿田，安徽理工大学“青托”人才，副教授，硕士生导师。主要从事仿生超浸润膜、高级氧化自清洁膜的设计及水环境污染物分离应用方面的研究。主持国家自然科学基金1项、省部级基金4项、企业委托项目1项；近年来，以第一/通讯作者在J. Membrane Sci., Chem. Eng. J., Sep. Purif. Technol., Appl. Catal. B: Environ., J. Mater. Chem. A等国际期刊发表学术论文30余篇，先后入选ESI高被引论文6篇；文章被SCI引用4000余次，单篇最高被引270余次，H-Index 39；授权国家、国际发明专利10余件。2021-2024连续入选全球前2%顶尖科学家榜单（化学工程学科领域）。
潘建明，二级教授，博士生导师，国家优秀青年基金获得者，化学化工学院院长，中国化工学会分子辨识分离工程专委会委员、过程强化专委会青年委员、《盐湖研究》青年编委。长期从事液滴反应器构筑吸附材料、分子印迹强化辨识分离的研究，共发表第一/通讯作者SCI论文150余篇（影响因子大于10的70余篇，ESI高被引论文12篇）；授权中国发明专利（第一发明人）30余项（转让16项），PCT专利授权3项；主持国家自然科学基金7项（国家优秀青年基金1项、区域联合重点项目1项）、江苏省重点研发项目等省部级项目13项；科研成果获得江苏省科技进步二等奖1项（第一）、中国石油与化学工业联合会科技进步二等奖1项（第一）；主编了专著《分子印迹技术及其研究进展》、《现代分子印迹辨识技术》和研究生教材《分离科学与技术》。近年来，先后获评/入选江苏省优秀博士论文、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“333”工程培养对象、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、中国化工学会侯德榜化工青年奖、江苏省科技副总等称号。
