静电排斥调控自清洁BiOCl/CNF/MXene复合膜用于高效染料分离

针对MXene膜低渗透性和易污染问题，研究人员通过真空辅助自组装构建了BiOCl/CNF/MXene复合膜。该膜利用BiOCl的高电负性产生静电排斥效应，形成有序纳米通道，实现310.0 L m?2 h?1的高通量和98%以上的染料截留率，兼具可见光催化自清洁功能（通量恢复率达95.4%），为高效染料废水处理提供了新策略。

　　

染料废水治理是当前环境领域的重大挑战。纺织、皮革等行业排放的有机染料不仅阻碍水体光合作用，其致癌物质更可通过食物链威胁人类健康。传统膜分离技术虽具有高效节能优势，但面临渗透性与选择性难以兼得的"trade-off效应"。近年来，二维材料MXene因其原子级厚度和有序纳米通道结构备受关注，然而其固有的低渗透性和易污染特性严重制约实际应用。

安徽工程大学的研究团队在《Journal of Membrane Science》发表创新成果，通过真空辅助自组装技术将氯化氧铋(BiOCl)、纤维素纳米纤维(CNF)与MXene复合，构建了具有静电排斥调控功能的智能分离膜。该研究采用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)表征材料结构，通过zeta电位分析验证静电排斥效应，并建立错流过滤系统评估膜性能。

静电排斥调控有序纳米通道形成
BiOCl纳米片与CNF的高电负性(-38.6 mV)与MXene(-32.1 mV)产生强静电排斥，使MXene层间距从纯膜的0.98 nm扩展至1.85 nm，形成平坦的快速传输通道。这种独特结构使膜通量达310.0 L m^?2 h^?1，较纯MXene膜提升6倍。

卓越的分离与稳定性表现
在pH 3-11和50-250 ppm浓度范围内，对刚果红(98.9%)、甲基蓝(97.2%)、罗丹明B(99.6%)和结晶紫(99.7%)保持稳定截留。CNF构建的"互锁拓扑"结构使断裂伸长率提升至4.8%，力学性能显著增强。

可见光驱动自清洁机制
BiOCl的[Bi₂O₂]²⁺层在可见光下产生活性氧物种，3小时内降解90.2%的罗丹明B，通量恢复率高达95.4%，远超传统紫外光催化膜。

该研究开创性地将静电排斥调控与催化自清洁功能集成于单一膜系统，不仅解决了MXene膜渗透性-选择性难以协同提升的难题，更通过可见光响应机制降低了能耗。安徽工程大学Pan Jianming团队提出的"静电排斥-催化耦合"策略，为设计下一代智能分离膜提供了全新范式，对实现工业废水高效净化具有重要实践价值。