DOI: 10.1016/j.carbpol.2021.119049

纤维素纳米晶体（CNC）在增强材料中引起了广泛关注。然而，CNC的自聚合性限制了其在静电纺丝中的应用。在此，研究者通过静电纺丝聚丙烯腈（PAN）和巯基功能化CNC（SC）制备了蛛网状纳米纤维膜。巯基化改性后SC含量可达48wt%。由超细纤维和交织网状结构组成的膜具有出色的孔隙率（91.7%）和水下超疏油性。在重力驱动下，实现了1244L·m-2·h-1的超高渗透通量，分离效率>99.9%。随着SC的增加，复合材料的力学性能得以显著提高。当SC添加量为48wt%时，最大拉伸应力为2.9MPa，是PAN膜的3.4倍。SC（48）/PAN膜的防污性能和化学稳定性赋予了其耐人寻味的可重复使用性，从而使其在油水分离方面显示出巨大的应用潜力。

图1.（a）CNC的巯基化改性反应机理图。（b）原始CNC和（c）SC的TEM图像。（d）CNC和SC的FT-IR图谱。（e）CNC和（f）SC的颗粒尺寸。（g）CNC和SC的XRD光谱。

图2.（a）PAN膜和（b）SC（48）/PAN纳米纤维膜纺丝溶液的SEM图像和相应的数码照片。（c,d）SC（48）/PAN膜在两种放大倍率下的SEM图像。（e）蜘蛛网的数码照片。（f）蛛网状结构的高倍SEM图像。（g）SC（50）/PAN膜的SEM图像。（h）SC（48）/PAN纳米纤维膜的EDS映射图像。（i）PAN膜和SC（48）/PAN膜的FT-IR图谱。（j）膜的孔径分布图。

图3.（a）SC（x）/PAN膜的应力-应变曲线（x=0,10,20,30,40,48,50）。（b）SC（x）/PAN膜的拉伸强度和杨氏模量。（c）UWOCAs随磨损周期而变化。插图：通过600目砂纸进行10次磨损试验后，照片显示了水下膜（用MB染色）上的油滴（用苏丹III染色）。（d）SC（48）/PAN膜在恶劣环境下的UWOCAs。

图4.（a）PAN膜和SC（48）/PAN膜的润湿性。（b）各种油在SC（48）/PAN膜上的UWOCAs。（c）PAN膜和（d,e）SC（48）/PAN膜的动态照片。（f）SC（48）/PAN膜的动态接触分离试验。（g）防污试验表明SC（48）/PAN膜具有优良的拒油性能。

图5.（a）分离设备和工艺。（b）表面活性剂稳定和不含表面活性剂的O/W乳液分离示意图。（c）S/W和（d）T/W乳液分离前后的光学显微镜图像和油滴尺寸。

图6.（a）PAN膜和SC（48）/PAN膜的孔隙率和水通量。（b）各种O/W乳液的渗透通量和分离效率。（c）通过循环试验获取SC（48）/PAN膜对T/W乳液的持久分离性能。（d）代表性分离膜的分离通量和效率。