DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.117676

电纺纳米纤维膜（ENM）由于其独特的性能在废水处理中显示出巨大的优势和潜力。然而，寻找一种绿色、高效的环境友好型生物降解材料来处理油、染料和重金属离子同时存在的复杂废水仍然是一项挑战。在这项工作中，以此为目的构建了一种纤维素基光催化ENM。所制备的杂化ENM以静电纺丝脱乙酰乙酸纤维素/聚乙烯吡咯烷酮（CeP）纳米纤维为骨架核，原位合成β-羟基氧化铁修饰的铁基MOF（β-FeOOH@MIL-100（Fe））异质结为光催化壳。芯鞘结构的ENM具有超高的MIL-100（Fe）负载量（78wt％），较大的比表面积（1105 m2/g）和分散良好的β-FeOOH纳米棒。得益于这些多孔且亲水的MIL-100（Fe），以及β-FeOOH@MIL-100（Fe）强大的光催化-芬顿协同作用，所制备的ENM具有优异的性能，对油脂（99.5％）、染料（99.4％）和铬离子（Cr（VI））（99.7％）的同时去除效率很高。另外，由于其固有的自清洁功能，光催化ENM可以长期重复使用。

图1.（a）制备芯鞘结构β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP NFM的示意图。每个合成步骤中电纺纳米纤维的形态变化。（b，b-1，b-2）CA/PVP（CAP）纳米纤维；（c，c-1，c-2）脱乙酰CA/PVP（CeP）纳米纤维；（d，d-1，d-2）MIL-100（Fe）/CeP超细纤维；（e，e-1，e-2）β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP的SEM和TEM图像。（f）β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP以及C、Fe、Cl、O和N元素的EDS映射图像。

图2.（a）CA/PVP比对MOF负载的影响。（c）在不同阶段的纤维直径分布。（b）MIL-100（Fe）颗粒和MIL-100（Fe）/CeP NFM的N2吸附等温线和（d）PSD。（b，d）中的插图显示了MIL-100（Fe）颗粒和MIL-100（Fe）/CeP的孔结构参数。在0.01-0.1的分压范围内计算SBET。

图3.（a）CeP、MIL-100（Fe）/CeP、β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP、MIL-100（Fe）和β-FeOOH的XRD图谱和（b）FT-IR光谱；（c）β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP的XPS图谱；（d）Fe2p结合能谱，（e）O1s结合能谱和（f）C1s结合能谱。

图4.（a）不同阶段水接触角的变化，（b）CeP和β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP上的油润湿状态示意图。（c）β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM的水下亲水性。（d）用于SSEs净化的油/水乳化液分离装置的演示照片。（e，f）在0.1bar下通过β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM的SFEs（左）和SSEs（右）油/水乳液的渗透通量和分离效率。

图5.（a）β-FeOOH@MIL-100（Fe）异质结的协同吸附和光芬顿协同降解机理。（b）CeP、MIL-100（Fe）/CeP和β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM的紫外-可见漫反射光谱（DRS）。（c，f）在可见光照射下，当CeP、CAP、MIL-100（Fe）/CeP和β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM存在时MB和Cr（VI）的光催化活性曲线。（e）在60mg/L的染料浓度下，CeP、CAP、MIL-100（Fe）/CeP和β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM的吸附容量比较。（d）用β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM处理的MB水溶液的紫外-可见吸收光谱，以及（g）不同样品的拟一级动力学相关拟合曲线。

图6.（a）废水处理用循环膜的合理机制。（b）ENMs在不同阶段的照片。i）原始β-FeOOH@MIL-100（Fe）/CeP ENM的照片；ii）黑暗条件下过滤后的ENM；iii）弱光条件下过滤后的ENM；iv）通过光催化处理清洁的ENM。（c，d）在连续光照（c）和黑暗（d）条件下，在循环实验中MB/Cr（VI）/石油醚表面活性剂稳定乳液的去除效率变化。