聚偏氟乙烯/介孔二氧化硅载银纳米粒子双层超滤膜的制备及其长效抗菌功能研究

针对膜生物污染难题，研究人员通过合成介孔二氧化硅载银纳米粒子(Ag@MSiO2 )材料，采用相转化法制备单/双层PVDF/Ag@MSiO2 超滤膜。结果表明，改性膜水通量提升42%（510 L m?2 h?1 ），接触角降低11%，抗菌性能持续1年以上，为工业膜材料的长效抗菌提供了新策略。

　　

膜分离技术因其高效节能特性在化工环保领域广泛应用，但微生物污染导致的膜通量下降和材料降解问题长期困扰行业发展。传统抗菌膜存在银纳米粒子(AgNPs)易团聚、抗菌时效短等缺陷。湖南农业大学的研究团队创新性地设计出具有核壳结构的介孔二氧化硅载银纳米粒子(Ag@MSiO₂
)，通过相转化法制备单/双层聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜，相关成果发表于《Reactive and Functional Polymers》。

研究采用SEM/TEM表征材料形貌，EDX分析元素组成，通过水通量、BSA截留率等指标评价膜性能，并采用大肠杆菌测试抗菌性。关键创新在于双层膜设计：表层含Ag@MSiO₂
的PVDF实现抗菌功能，底层纯PVDF作为支撑层，既控制银离子缓释又降低成本。

材料合成与表征
成功制备的Ag@MSiO₂
呈现均匀的核壳结构，TEM显示银纳米粒子被有效固定在2-50 nm介孔中，EDX证实银元素含量达7.8 wt%。这种结构解决了纳米银易聚集的难题。

膜性能比较
单层膜在0.5 wt% Ag@MSiO₂
添加量时，水通量提升至510 L m^?2
h^?1
，接触角降至74.8°；而双层膜仅需0.3 wt%添加量即可达到相近性能，通量恢复率(FRR)达81.3%，较单层膜提高26.6个百分点。

长效抗菌验证
加速释放实验显示，双层膜的银离子释放速率比单层膜降低40%。浸泡1年后，对大肠杆菌的抑菌圈直径仍保持12 mm，证实介孔结构可实现银离子的可控释放。

该研究突破性地将核壳材料设计与双层膜结构相结合，在保证抗菌性能的同时减少50%银用量。其创新点在于：通过介孔二氧化硅的限域效应稳定纳米银；利用双层结构实现银离子的梯度释放；机械强度提升30%以上，满足工业应用需求。研究为长效抗菌膜材料的开发提供了新范式，在污水处理、医疗净化等领域具有重要应用前景。