随着电子工业及催化领域的快速发展，酸性废水中的贵金属铂既是宝贵的二次资源，也带来了环境风险。传统吸附材料虽展现出较高的吸附容量，但普遍存在易团聚、耐酸性差、成本高等问题，限制了其工业应用。因此，开发兼具高选择性、强酸稳定性和良好循环性能的新型回收材料具有重要意义。

近日，昆明学院云南省金属有机分子材料与器件重点实验室张毅副教授、何红星副教授和聂陟枫研究员团队在分离纯化领域国际顶级期刊《Separation and Purification Technology》上发表了最新研究成果“Synergistic electrostatic-coordination-redox capture of Pt(IV) on triazine-rich nanofiber membranes with ultra-high permeate flux”。研究者创新性地提出了一种“静电纺丝-化学交联”协同策略，成功制备了三嗪富集型聚丙烯腈/聚乙烯亚胺@三聚氯氰（PPT）复合纳米纤维膜。该材料在0.1 bar的超低操作压力下渗透通量高达6692 L·m−2·h−1，对Pt(IV)的截留率达98.26%，静态吸附容量达169.86 mg·g−1，且对Pt(IV)表现出优异的选择性与循环稳定性，实现了从酸性废水中对铂(IV)的一步法高效选择性回收。

图1：PPT复合纳米纤维膜的制备流程。

图2：PPT复合纳米纤维膜的形貌结构表征。

该材料的制备巧妙结合了多种技术：首先通过静电纺丝制备聚丙烯腈/聚乙烯亚胺（PAN/PEI）复合纤维，随后利用三聚氯氰（TCT）进行化学交联改性，赋予纤维优异的耐酸稳定性和丰富的三嗪活性位点。这一策略有效解决了传统吸附材料在强酸环境中稳定性差、活性位点不足的瓶颈问题。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）等表征证实了交联改性的成功，纤维表面结构均匀，且亲水性显著改善，有利于Pt(IV)的快速传质与高效吸附。

图3：PPT复合纳米纤维膜的静态吸附性能：pH、时间、初始浓度和温度对吸附过程的影响及zeta电位、吸附动力学、等温线及热力学拟合。

通过研究不同条件对Pt(IV)静态吸附的影响，结果表明该过程为自发吸热反应，吸附容量随温度升高而增加。在45°C、pH=1.0最优条件下，静态饱和吸附容量达169.86 mg·g−1。动力学拟合表明吸附以化学吸附为主，等温线分析揭示为单分子层覆盖，热力学参数证实了吸附的自发性和吸热特性。该材料仅需90 min即可达到吸附饱和，展现出快速的吸附动力学。

图4：PPT复合纳米纤维膜的动态吸附性能：pH、压力、初始浓度、温度和厚度对吸附过程的影响及其与已报道纳滤膜的性能对比。

通过研究不同条件（pH、压力、初始浓度、温度和厚度）对Pt(IV)动态吸附过程的影响，结果表明该材料在模拟工业废水的复杂环境中对Pt(IV)具有显著的选择性（选择性系数超400）和稳定的去除率（高于94%）。通过密度泛函理论（DFT）计算和X射线光电子能谱技术（XPS）对吸附机理分析得到，吸附过程主要涉及静电吸引、配位键合、弱相互作用和部分氧化还原四种机制的协同作用。总之，本文通过实验结合理论计算，对PPT复合纳米纤维膜吸附回收Pt(IV)的现象和机理进行了详细的研究，其通过“静电纺丝-化学交联”协同策略构筑的高通量、高选择性吸附膜为酸性废水中铂的回收提供了新的见解和方法。

性能研究表明，该材料对Pt(IV)的吸附是一个自发且吸热的过程，在45 °C、pH = 1.0的最优条件下，其静态饱和吸附容量高达169.86 mg·g−1，且仅需90 min即可达到吸附饱和，展现出快速的吸附动力学。在0.1 bar、pH = 1.0、25 °C的动态吸附条件下，该材料的渗透通量达6692 L·m−2·h−1，截留率达98.26%，性能优于多数传统膜材料。动力学和等温线拟合结果揭示，吸附过程主要为单分子层化学吸附控制。

图5：PPT复合纳米纤维膜对Pt(IV)的选择性、循环性。

该复合纳米纤维膜在复杂体系中展现了卓越的选择性。在多种共存竞争离子（如Cr(VI)、Cd(II)、Co(II)、Pb(II)）的模拟废水中，其对Pt(IV)的分配系数高达4050.79 L·mg−1，较其他竞争离子高出两个数量级以上，选择性系数k（Pt/M）均超过400（最高k（Pt/Cr）达508.1）。动态渗透曲线表明，Pt(IV)的穿透行为基本不受共存离子影响，而Cr(VI)、Cd(II)、Co(II)、Pb(II)则在初始阶段即快速穿透膜层，进一步证实了其对Pt(IV)的优异吸附选择性。更重要的是，在高浓度竞争阴离子（Cl−、SO42−、NO3−、Ac−）存在的复杂基质中，Pt(IV)的穿透曲线几乎保持不变，去除率仍稳定在94%以上，表现出强大的抗干扰能力。经过15次吸附-脱附循环后，其吸附容量保持率仍高达99.10%（R₁₅/R₁），展现出优异的长期运行稳定性。该材料在0.1 bar的超低操作压力下即可实现6692 L·m−2·h−1的超高渗透通量，兼具高通量与高选择性，为酸性废水中铂的连续高效回收提供了可行的技术方案。

图6：吸附前后的XPS谱图与DFT计算分析。

研究团队结合X射线光电子能谱（XPS）和密度泛函理论（DFT）计算，深入阐明了吸附机理。结果显示，高效吸附是静电吸引、配位键合、弱相互作用和部分氧化还原四重协同机制的结果。在酸性条件下，质子化的胺基和三嗪环通过静电作用捕获PtCl62−阴离子，而纤维表面的富氮基团（尤其是-NH2）则与Pt(IV)发生强配位作用，并最终将部分Pt(IV)原位还原为铂单质（Pt(0)），XPS分析显示Pt(0)占比达58.0%。DFT计算的总态密度（TDOS）、分波态密度（PDOS）、静电势（ESP）及弱相互作用可视化分析（RDG），进一步从电子层面证实了轨道杂化与多机制协同的吸附过程（图6）。

总之，这项研究提出了一种集超高渗透通量、高截留率、强选择性和优异循环稳定性于一体的PPT复合纳米纤维膜，为从酸性废水中绿色、可持续地回收贵金属铂提供了兼具高通量与高选择性的新方案。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.seppur.2026.138388

人物简介：

杜文蕾，昆明学院化学化工学院2024级硕士研究生，曾获得“第四届云南省大学生节能减排社会实践与科技竞赛二等奖”、“第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖”等荣誉称号，同时获得“校级奖学金”。

张毅，理学博士，副教授，硕士生导师，云南省“兴滇英才引进计划”青年人才。云南省金属有机分子材料与器件重点实验室核心骨干成员。近年来，主持省部级项目1项，校级项目2项，参与国家自然科学基金项目1项，省部级项目5项。在Separation and Purification Technology、Desalination、Talanta、Analyst、Materials Today Sustainability、Chinese Chemical Letters等期刊发表SCI论文20余篇。

何红星，工学博士，昆明学院副教授，硕士生导师，云南省“兴滇英才引进计划”青年人才。云南省金属有机分子材料与器件重点实验室核心骨干成员；担任《安全与环境学报》期刊青年编委、昆明市食品工程中级专业技术职称评审专家。近年来，参与国家自然科学基金项目2项，主持参与省部级项目5项，市厅级项目3项。在Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology、Desalination、Materials Today Chemistry、Surfaces and Interfaces、Chinese Journal of Polymer Science等期刊发表SCI论文20余篇，申请授权国家发明专利3件。

聂陟枫，工学博士，研究员，硕士生导师，现任昆明学院化学化工学院副院长，云南省金属有机分子材料与器件重点实验室主任。获云南省有突出贡献优秀专业技术人才、云南省科技副总、云南省“兴滇英才支持计划”青年拔尖人才、昆明市“春城计划”青年人才及昆明市中青年学术和技术带头人等称号。担任教育部学位中心学位论文评审专家、国家自然科学基金通讯评审专家及云南省科技评审专家。主持国家自然科学基金项目2项，云南省基础研究重点项目等省部级项目15项，企业委托的技术攻关项目3项。在Chemical Engineering Journal、Separation and Purification Technology、Desalination、Applied Surface Science、Surfaces and Interfaces、、International Journal of Heat and Mass Transfer及Applied Thermal Engineering》等期刊发表SCI学术论文50余篇，申请/授权国家发明专利15件。曾获云南省自然科学二等奖1项，中国有色金属工业科学技术奖一等奖、三等奖各1项。