DOI:10.1021/acsami.0c12912

在含油废水处理中，开发具有可切换油水分离性能的微结构和多功能膜已成为人们的迫切需求。在此，采用可控的Janus喷嘴，通过静电纺丝技术创新性地制备了具有核壳结构的天然丝瓜络/聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维，用于重力驱动水净化。由于PVDF的较低粘度和表面张力，通过调节PVDF组分的流速，获得了核-壳结构的复合纤维。此外，在流场雷诺数小于2300的条件下，构建了流体的稳定层流运动。为了探索微观结构的形成机理，控制一系列不同长度的Janus喷嘴，以研究两种不混溶组分的混合情况。两组分之间的重力差异可能会引起射流运动的扰动，PVDF组分会单向包裹丝瓜络以形成外壳层。最重要的是，干燥的丝瓜络/PVDF膜可将油从油水混合物中分离出来，而水润湿的膜表现出可切换的分离效果，可以将水从混合物中分离出来，因为亲水性丝瓜络与水分子氢键的羟基形成水合层。该复合纤维可应用于实际水修复中，而制备核-壳结构的方法对于涉及宏观核-壳纳米或微纤维的技术应用具有指导意义。

图1.丝瓜络/PVDF电纺纳米纤维的静电纺丝制备。

图2.（A）电纺PVDF纳米纤维和丝瓜络/PVDF纳米纤维的SEM图像、直径分布和水接触角度，PVDF的进料速度不同。（B）电纺复合纳米纤维的XRD图。（C）天然丝瓜络、预处理丝瓜络和电纺丝瓜络/PVDF-0.5的FTIR光谱，以及（D）电纺PVDF纳米纤维和丝瓜络/PVDF纳米纤维的FTIR光谱。

图3.丝瓜络/PVDF电纺纳米纤维在不同PVDF进料速率下的（A）TEM图像和（B）XPS分析。（C）丝瓜络/PVDF-0.5电纺纳米纤维的TEM图像，单喷嘴端的长度不同。（D）作用在初始静电纺丝射流截面上的力。（E）偏析运动的两种可能模式。

图4.（A）电纺膜的水接触角。（B）用3.5wt％NaCl、pH=3 HCl、pH=11 NaOH溶液、葵花籽油、玉米油和己烷测定丝瓜络/PVDF-0.5膜的接触角。（C）干电纺膜的油流量和分离效率。（D）预润湿电纺膜的水通量和分离效率。数码照片和示意图显示（E）油渗透到干燥的丝瓜络/PVDF-0.5膜中，（F）水渗透到预润湿的丝瓜络/PVDF-0.5膜中，（G）混合物未能渗透到预润湿的丝瓜络/PVDF-0.3和丝瓜络/PVDF-0.8膜。（H）干电纺膜10个分离循环的油流量和分离效率。（I）预润湿电纺膜10个分离循环的水流量和分离效率。（J）油包水混合物电纺膜的油流量和分离效率。