近日，首批教育部黃大年式教師團隊天津工業大學“纖維新材料”骨干成員——趙健副教授報道了一種可以用于連續、快速處理污染物廢水（包括印染廢水以及“Emerging pollutants”廢水）的新型光催化膜材料，以聚醚砜PES多孔膜為基膜材料，通過二步法組合涂覆功能層（連續離子層吸附反應SILAR法，原位化學氧化還原法）硫化鎘/聚吡咯設計制備了Cds/PPy@PES光催化復合多孔膜，在模擬太陽光照射下，Cds/PPy@PES可完成持續、高效的污染物動態移除，在排除截留的情況下，控制處理流量為13~19 L·m2·h-1時，單次移除效率高達82%，且可穩定維持10h以上，通過簡單地2~3個組件單元串聯組合，可達到接近100%的移除效率，實現了污染廢水“All effluent input—All clean outcome”類超濾模式的全潔凈輸出。該工作以“Ultra-highly photocatalytic removal of pollutants by polypyrrole/cadmium sulfide/polyether sulfone hybrid porous membrane in single-pass mode”為題發表于國際TOP期刊《Chemical Engineering Journal，2022， 432， 134300》上。文章第一和通訊作者為紡織科學與工程學院趙健副教授。
借助UV-vis-NIR、VB-XPS、瞬態熒光光譜、ICP-AES等測試分析手段，探討了Cds/PPy@PES異質結的導帶、禁帶位置，禁帶寬度、表觀量子效率以及導電聚合物的保護與光熱促進作用，分析了光催化過程中活性氧物種（ROS）的捕獲與猝滅行為，闡明了單向死端過濾模式下的光催化機理；并通過TOC、GC/MS聯用對污染物中間產物進行了分析，探明了污染物降解機制。在已有研究工作基礎上（Zhao Jian*，et al. ，Journal of Colloid and Interface Science，2019，534，480-489；2019，557，94-102；IF：8.128），該方案將光催化-膜分離作用融為一體，為進一步解決當前納米光催化粒子易流失、回用難以及污染物的快速移除與膜污染等問題，提供了新的途徑。
在高效利用太陽能破解環境污染與淡水危機方面，團隊（“纖維新材料”創新團隊是肖長發教授創設的由天津工業大學紡織、材料學院教師組成的，2018年入選教育部首批黃大年式教師團隊，當前負責人為黃慶林教授）兩位骨干趙健&黃慶林通力合作，開展了一些卓有成效的工作，運用近場 3D 靜電直寫技術制備了具有規整孔結構的 PVDF 納米纖維膜，其水通量可達 1020.7 L m?2 h?1以上，粒子截留率 超過96.7%，可用于精確的篩分及膜乳化過程；利用靜電紡絲技術構筑“Janus”結構的疏水和吸水雙層功能性的 PAN/PVDF-ATO 納米纖維膜，使光熱效應發生在界面局部，PAN/PVDF-ATO 納米纖維膜的太陽能膜蒸餾效率達 0.93 kg m?2 h?1，有望用于高效的太陽能膜蒸餾領域。以上成果分別發表于膜領域一流期刊《Journal of Membrane Science》（2021，618，118709和2021，635，119500，IF:8.742）上。
原文鏈接：
Zhao Jian*，Tian Shengnan，Huang Qinglin *， Fan Linpeng， Xiao Changfa，Chemical Engineering Journal，2022， 432， 134300
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894721058721